量子棒中量子比特的温度效应

摘要

本文研究内容分为两个部分:(一)研究了磁场对量子棒中弱耦合磁极化子基态能量的影响,把具有椭球边界条件的哈密顿量经过坐标变换,变为球形边界的哈密顿量。采用幺正变换和线性组合算符的方法研究量子棒中弱耦合磁极化子的基态能量随量子棒的椭球纵横比、横向和纵向有效受限长度、磁场的回旋振动频率和电子-声子耦合强度的变化关系。(二)研究了量子棒中极化子的温度效应,采用球形边界的哈密顿量,应用Pekar变分法,计算出电子的基态能量和第一激发态能量以及相应的本征波函数,以此为基础,构造一个二能级体系的量子比特,当电子处于基态和第一激发态时,计算出电子的概率密度分布,结合量子统计学中的统计平均值得出概率密度分布和温度的关系。
　　 应用线性组合算符和幺正变换的方法求解出了量子棒中弱耦合磁极化子的基态能量,对GaAs材料的数值计算表明,基念能量随横向和纵向有效受限长度的减少而迅速增大,表现出量子棒奇特的量子尺寸限制效应,基态能量随磁场的回旋频率的增加而增加,随椭球的纵横比和电子-声子耦合强度的增加而减少。
　　 通过Pekar变分法,计算出量子棒中电子的基态能量和第一激发态能量以及相应的本征波函数,我们可以成功构造量子比特,从而可以得出电子的概率密度分布。计算结果表明,量子棒中电子处于基态和第一激发态的叠加态时.概率密度在温度不是很高时随温度的升高而增加,而在较高温度时,随温度的升高而减小。