طراحی گیت های کوانتومی با استفاده از تونل زنی اسپین الکترون در زنجیر نقاط کوانتومی

الگوریتم های محاسبات کوانتومی در واقع عملیات متوالی منطقی هستند که روی کیوبیت ها انجام می گیرند. در حالت کلی کیوبیت ها اطلاعات کوانتومی را ذخیره می کنند و توسط عملیات منطقی کنترل شده که تحت عنوان گیتهای کوانتومی خوانده می شوند، تغییر حالت می دهند. بدین منظور سیستم-های فیزیکی بسیاری برای تحقق کامپیوتر های کوانتومی مورد مطالعه می باشند. یکی از بهترین سخت افزارهای پیشنهادی در این زمینه، اسپین الکترون حبس شده در نقطه کوانتومی است. برای تحقق گیت cnot که یکی از اساسی ترین گیت های کوانتومی می باشد. ما دو الکترونی که در داخل دو نقطه کوانتومی کوپل شده به هم قرار دارند را مورد مطالعه قرار می دهیم. انرژی جابجایی حاصل اندرکنش کولنی و اصل طرد پائولی است. روش های مختلفی برای کنترل این انرژی وجود دارد، از جمله آنها اعمال میدان مغناطیسی یا الکتریکی یا تغییر فاصله بین دو نقطه کوانتومی کوپل شده است. در این پایان نامه اثرات میدان الکتریکی همگن را در انرژی اندرکنش هایزنبرگ بررسی می کنیم. بدین منظور باید معادله شرودینگر برای همیلتونین دو الکترونی را حل کنیم. برای چنین مساله ای راه حلهای زیادی وجود دارد که از جمله روشهای عددی دقیق، متد اندرکنش ترکیبی می باشد. در اینجا از این روش و با استفاده از اوربیتالهای نوع گوسین، ترازهای انرژی را برای یک سیستم دو الکترونی محبوس شده در نقاط کوانتومی کوپل شده افقی بدست می آوریم. پتانسیل توسط دو چاه کوانتومی مدل شده است که رنج و درجه نرمی آن قابل تغییر می باشد. در تمامی حالتها میزان انرژی مبادله شده بین دو اسپین، رفتار مشابهی را نسبت به میدان الکتریکی از خود نشان می-دهند. در میدانهای متوسط میزان این انرژی به یک حالت بیشینه می رسد و پس از عبور یک مقدار بحرانی سریعا به میزان صفر میل می کند. بنابراین قادر هستیم با استفاده از میدان الکتریکی این انرژی را سویچ ویا تنظیم کنیم. این مشخصات بدست آمده برای این انرژی می تواند در راستای دستکاری کامل الکتریکی کیوبیتهای اسپینی امیدوار کننده باشد.