量子模擬是用一個(gè)可控的量子體系來對目標(biāo)量子體系進(jìn)行模仿,從而研究其運(yùn)行規(guī)律。因?yàn)槔媒?jīng)典計(jì)算機(jī)模擬量子系統(tǒng)是困難的,所以量子模擬是研究量子體系的一個(gè)重要的研究方法。很多可控的量子體系,如超冷原子、離子阱、超導(dǎo)電路、液體核磁和固態(tài)自旋體系等都可以作為量子模擬器,并在凝聚態(tài)物理、高能物理、原子物理、量子化學(xué)以及宇宙學(xué)等很多領(lǐng)域有很多潛在應(yīng)用。本文主要討論利用金剛石氮-空位色心體系來對拓?fù)湮锵噙M(jìn)行模擬,并通過研究其非平庸的淬火動(dòng)力學(xué)來研究其拓?fù)湫再|(zhì)。首先介紹了金剛石NV色心的基本知識(shí)和實(shí)驗(yàn)技術(shù),以及動(dòng)力學(xué)拓?fù)湎喾诸惖囊话憷碚摗Ｖ筮M(jìn)入本文的主體部分,介紹我們在自主搭建的低溫光探測磁共振平臺(tái)上完成的一系列工作,主要包括以下三個(gè)方面:1.利用基于金剛石NV色心電子自旋的單比特體系,我們在動(dòng)量空間中模擬了二維反常量子霍爾效應(yīng)模型。首先我們在實(shí)驗(yàn)上展示了體內(nèi)的非平庸拓?fù)渑c動(dòng)量空間能帶反轉(zhuǎn)面上衍生的動(dòng)力學(xué)自旋極化場的拓?fù)渲g的關(guān)系,也就是動(dòng)力學(xué)體面對應(yīng)關(guān)系,以此進(jìn)行拓?fù)湎喾诸悺＝又覀冞M(jìn)一步驗(yàn)證這種基于動(dòng)力學(xué)的拓?fù)湎喾诸惙椒ǖ钠者m性:不僅不依賴具體的淬火過程,并且適用于更高的拓?fù)洳蛔兞�。最后我們研究�?.. 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：134 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 本文結(jié)構(gòu)
第2章 金剛石NV色心體系
    2.1 金剛石NV色心體系的性質(zhì)
        2.1.1 對稱性匹配的波函數(shù)基矢
        2.1.2 電子間庫倫相互作用
        2.1.3 自旋軌道相互作用
        2.1.4 自旋自旋相互作用
        2.1.5 電場、應(yīng)力和應(yīng)變
        2.1.6 磁場和超精細(xì)耦合
        2.1.7 光激發(fā)下的動(dòng)力學(xué)過程
    2.2 低溫光探測磁共振實(shí)驗(yàn)平臺(tái)
        2.2.1 低溫部分
        2.2.2 光學(xué)部分
        2.2.3 電子學(xué)部分
        2.2.4 軟件部分
    2.3 金剛石NV色心實(shí)驗(yàn)技術(shù)
        2.3.1 激發(fā)態(tài)能級(jí)的電場調(diào)控
        2.3.2 電荷態(tài)的讀出和調(diào)控
        2.3.3 電子自旋態(tài)的Singleshot讀出
第3章 動(dòng)力學(xué)拓?fù)湎喾诸?br>    3.1 能帶拓?fù)涞谋碚?br>    3.2 淬火動(dòng)力學(xué)
    3.3 動(dòng)力學(xué)拓?fù)浔碚?br>第4章 二維陳絕緣體中的動(dòng)力學(xué)體面對應(yīng)關(guān)系
    4.1 研究背景
    4.2 用NV體系模擬二維陳絕緣體模型
        4.2.1 二維量子反�；魻柲Ｐ�
        4.2.2 NV體系和兩能帶模型的對應(yīng)
    4.3 動(dòng)力學(xué)體面對應(yīng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)觀測
        4.3.1 探測能帶反轉(zhuǎn)面
z方向淬火觀測QAH模型中的動(dòng)力學(xué)體面對應(yīng)關(guān)系">        4.3.2 沿σ_z方向淬火觀測QAH模型中的動(dòng)力學(xué)體面對應(yīng)關(guān)系
x方向淬火觀測QAH模型中的動(dòng)力學(xué)體面對應(yīng)關(guān)系">        4.3.3 沿σ_x方向淬火觀測QAH模型中的動(dòng)力學(xué)體面對應(yīng)關(guān)系
        4.3.4 高陳數(shù)下的動(dòng)力學(xué)體面對應(yīng)關(guān)系
    4.4 退相干對實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響
    4.5 小結(jié)
第5章 三維手性拓?fù)浣^緣體的量子模擬
    5.1 研究背景
        5.1.1 三維手性拓?fù)浣^緣體
    5.2 用NV體系模擬三維手性拓?fù)浣^緣體模型
        5.2.1 淬火后動(dòng)力學(xué)
        5.2.2 深淬火和淺淬火
        5.2.3 自旋極化的讀出及其時(shí)間平均
    5.3 動(dòng)力學(xué)體面對應(yīng)關(guān)系的實(shí)驗(yàn)觀測
        5.3.1 能帶反轉(zhuǎn)面的動(dòng)力學(xué)探測
        5.3.2 衍生動(dòng)力學(xué)自旋極化場的探測
        5.3.3 通過動(dòng)力學(xué)體面對應(yīng)關(guān)系表征拓?fù)湎?br>        5.3.4 三維手性拓?fù)湎嗟膶ΨQ保護(hù)
    5.4 拓?fù)浜傻膶?shí)驗(yàn)觀測
        5.4.1 拓?fù)浜傻膭?dòng)力學(xué)探測
        5.4.2 衍生動(dòng)力學(xué)拓?fù)滢D(zhuǎn)變
    5.5 退相干對結(jié)果的影響
    5.6 小結(jié)
第6章 朝向多比特量子模擬
    6.1 弱耦合核自旋探測
    6.2 核自旋輔助的Singleshot讀出
    6.3 基于自旋電荷轉(zhuǎn)化的Singleshot讀出
    6.4 小結(jié)和展望
第7章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]Dynamical classification of topological quantum phases[J]. Lin Zhang,Long Zhang,Sen Niu,Xiong-Jun Liu.  Science Bulletin. 2018(21)



本文編號(hào)：2914721