Quantum Dots for Quantum Information Processing: Controlling and Exploiting the Quantum Dot Environment

این پایان نامه مقدمه ای جامع برای امواج صوتی سطحی در رژیم کوانتومی ارائه می دهد. این دو مورد از مهم‌ترین چالش‌های فن‌آوری را در توسعه یک پردازشگر اطلاعات کوانتومی مقیاس‌پذیر بر اساس اسپین‌های در نقاط کوانتومی مورد بررسی قرار می‌دهد: (1) عدم انسجام کیوبیت اسپین الکترونیکی به دلیل حمام اسپین هسته‌ای اطراف، و (ب) دوربرد اسپین اسپین. جفت شدن بین کیوبیت های راه دور اسپین های الکترونی محصور در نقاط کوانتومی (QD) از جمله رقبای اصلی برای اجرای پردازش اطلاعات کوانتومی هستند. برای این منظور، نویسنده استراتژی‌های جدیدی را دنبال می‌کند که اتصال اجتناب‌ناپذیر به محیط حالت جامد (به‌ویژه، اسپین‌های هسته‌ای و فونون‌ها) را به جای یک بدهی به دارایی ارزشمند تبدیل می‌کند.

This thesis offers a comprehensive introduction to surface acoustic waves in the quantum regime. It addresses two of the most significant technological challenges in developing a scalable quantum information processor based on spins in quantum dots: (i) decoherence of the electronic spin qubit due to the surrounding nuclear spin bath, and (ii) long-range spin-spin coupling between remote qubits. Electron spins confined in quantum dots (QDs) are among the leading contenders for implementing quantum information processing. To this end, the author pursues novel strategies that turn the unavoidable coupling to the solid-state environment (in particular, nuclear spins and phonons) into a valuable asset rather than a liability.