دستکاری اسپین در نقاط کوانتومی به سمت تحقق اسپین-کیوبیت

دستکاری همدوس اسپین الکترون، یکی از اساسی ترین مباحث در اسپینترونیک و محاسبات کوانتومی با اسپین است. اسپین الکترون که در نقطه کوانتومی محبوس شده است، می تواند به عنوان بیت کوانتومی برای ذخیره و پردازش اطلاعات استفاده شود. یک رجیستر کوانتومی شامل آرایه هایی از چنین اسپین های 2/1- هستند که توسط گیت های کوانتومی بر روی تک اسپین ها و اسپین های مجاور اعمال می شود . ساده ترین رجیستر کوانتومی، رجیستری است که اسپین را بر روی کره بلاخ چرخش می دهد. به کمک یک میدان مغناطیسی ثابت و رزونانس اسپین الکترون، می توانیم حالت های بیت کوانتومی اسپین را تغییر دهیم. برای ایجاد رزونانس اسپین، ما نیاز به یک میدان مغناطیسی متناوب داریم که فرکانس این میدان مغناطیسی باید با شکاف زیمن الکترون یکسان باشد. ولی ایجاد یک میدان مغناطیسی متناوب در ساختار نیمه هادی نیاز به طراحی خاصی دارد. در مقابل با تحریک دو گیت الکترود، می توان میدان الکتریکی را به راحتی ایجادکرد. این میدان الکتریکی متناوب ، که به نقطه کوانتومی اعمال می شود، از طریق برهم کنش اسپین-مدار به اسپین الکترون کوپل می شود. ما از بین انواع مختلف بر همکنش اسپین-مدار دو طرز کار موثر برای کنترل اسپین در نقطه کوانتومی را در نظر گرفته ایم، کوپلینگ اسپین-مدار راشبا و درشلهوس، که باعث ایجاد میدان مغناطیسی موثر در حضور شکاف زیمن می شود. در این پایان نامه ما هامیلتونین موثر برای اسپین را در حضور میدان الکتریکی بدست می-آوریم، که می تواند اسپین را در مدت 10 نانو ثانیه، برای ساختاری که در متن شرح داده می شود، دستکاری کند.