8、双量子点中的核自旋动力学：多稳定性、动态极化、临界性与纠缠

双量子点中的核自旋动力学：多稳定性、动态极化、临界性与纠缠

1. 背景与动机

量子信息处理（QIP）设备的构建前景引发了在各种物理环境中实现可控双能级量子系统（量子比特）的激烈竞争。在固态领域，电定义半导体量子点中受限的电子自旋成为了QIP的有前景平台，诸如初始化、单-shot读出、通用量子门以及最近的纠缠等关键要素已在实验中得到验证。

然而，周围半导体环境中的核自旋既被视为电子自旋退相干的主要来源，又可能成为量子记忆或量子计算的资源。为了实现这些应用，需要新的方法来理解和操纵核自旋的动力学。此外，耗散作为一种控制量子系统、创建纠缠态或执行量子计算任务的新方法，已在不同的QIP架构中得到实验验证。

2. 主要研究内容

2.1 方案概述

我们提出了一种在泡利阻塞（Pauli-blockade）机制下，在电定义双量子点（DQD）中确定性生成两个空间分离的核自旋系综之间稳态纠缠的方案。该方案通过适当地设计有效的电子环境，确保电子和核的集体耦合，使得两个具有共同纠缠稳态的超精细诱导过程占主导地位。

2.2 系统描述

2.2.1 微观模型

考虑一个处于泡利阻塞机制下的电定义DQD，基于两位置安德森哈密顿量进行分析。左右量子点各支持一个轨道能级，在磁场中可发生塞曼分裂，最多可容纳两个电子形成局域自旋单态。

全局系统的哈密顿量可分解为：
[H = H_{DQD} + H_{B} + H_{T}]
其中，(H_{B}) 表示左右两个独立的非相互作用电子库，(H_{T}) 表示DQD与电子库的耦合隧道哈密顿量。

(H_{DQ