竖直耦合砷化镓/砷化铟镓自组装量子点中电压调控的Berry相

摘要

近年来，量子信息和量子计算作为新兴的学科分支受到各领域研究者的关注并取得了很多的重要进展。各种各样的量子计算方案被提出来。 量子点系统被认为是一种非常有前景的物理系统，因为它的制作工艺和现在大规模运用的半导体产业很接近。在经典的光通讯中，光的强度和相位都可以作为信息传递的手段，在未来的量子计算和量子通讯中，我们希望可以实现量子的相位信息传输和计算，因此找到一种能被用来进行测量和调控的量子系统相位就成为一件非常有价值的事情。绝热近似下的Berry 相被证明是一种有潜在应用价值的相位，因为它对环境有较好的抗干扰能力。 在本文中，我们从理论上计算了在竖直耦合的自组装砷化镓/砷化铟镓量子点系统中受到电压调控的Berry 相。我们发现，当电压缓慢地从0.4eV 变到1.3eV时，系统的Berry 相可以从2π变到0 或者0 变为2π. 在实验中，当偏压从0.8eV 变为0.9eV时，系统的Berry 相将发生突变。 Berry 相改变的快慢将会受到耦合常数gc的影响。当耦合常数gc 增大时，Berry 相的改变将会变得缓慢。值得注意的是，在我们的系统中，声子的作用对系统的影响不是很强烈。声子在我们所讨论的系统中所起的作用仅仅是压制了电子的隧穿。如果不考虑声子的作用，我们的结果将不会有太大的改变。最后，通过我们所讨论的系统，我们希望在微观尺度上实现对系统的Berry 相的控制，最终能做成一种电子器件，用在未来的量子通讯和量子计算设备中。