石墨烯纳米机械振子和门控量子点的耦合研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61904171
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    23.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0408.新型信息器件
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Nanomechanical resonators are considered as interfaces between different physical systems. How to construct phonon-based data bus attracted significant interests in quantum information devices researches. Recently, coupling between nanomechanical resonators, nanomechanical resonator and superconducting microwave cavity, and many other systems have reached strong coupling regime. How to construct highly controllable interaction system, consisting of nanomechanical resonators and electrons, is an important topic. This project aims to construct a coupling system between nanomechanical resonators and gate-defined quantum dot in suspended bilayer graphene, based on our previous results. We will design and improve sample structure and measuring scheme, to detect charge state and spin state of gate-defined double quantum dot via nanomechanical resonator at ultralow temperature. And we will extract coupling strengths under different conditions, and try to use quantum dot to cool the resonator. This project will contribute to construction of novel quantum devices, and exploration of several important questions in quantum computation, including how to detect state of electrons efficiently, what kind of role phonon played in dephasing of gate-defined quantum dot based qubit, and how to construct novel data bus.
纳米机械振子被视作各个不同物理系统之间的接口,利用其中的声子态构造数据总线在量子信息器件研究中吸引了广泛关注。当前,纳米机械振子与纳米机械振子,超导微波腔等体系的耦合已达到强耦合区域,如何构造高度可控的纳米机械振子中的声子和电子的相互作用体系是重要的研究课题。本项目计划在已有的诸项相关研究成果基础上,以悬浮的双层石墨烯纳米结构为研究对象,构造门控量子点,纳米机械振子及其耦合体系,设计优化样品结构及测量方案,在极低温下利用机械振子对门控双量子点的电荷态和自旋态进行探测,提取不同条件下的耦合强度,尝试用量子点对振子进行冷却。该项目的实施将有助于构造新型量子器件,探索量子计算需求解决的如何高效探测电子的状态,声子在门控量子点量子比特的退相干机制中扮演何种角色,如何构造新型数据总线等问题。

结项摘要

如何利用固态体系实现高度可控,可扩展的量子比特及其耦合架构是目前量子计算研究的热点和重点。半导体门控量子点是实现这一架构的热门量子比特体系候选,纳米机械振子是实现扩展架构的可选方案之一。本项目开展了纳米机械振子与半导体门控量子点相互作用的研究,设计制备了门控量子点和纳米机械振子的复合结构;实现了非近邻耦合的石墨烯纳米机械振子声学模式二能级的相干时域操纵;观测到了石墨烯纳米机械振子随栅极调制的频率环,并给出了和实验可以很好吻合的滑动模型;设计制备了纳米声子晶体结构。以上结果对于探索和降低纳米机械振子的耗散,拓展纳米机械振子的调控方式,和实现以机械振动为媒介的量子比特扩展架构有重要意义。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(2)
Sliding nanomechanical resonators.
滑动纳米机械谐振器
  • DOI:
    10.1038/s41467-022-34144-5
  • 发表时间:
    2022-10-27
  • 期刊:
    Nature communications
  • 影响因子:
    16.6
  • 作者:
  • 通讯作者:
Coherent phonon dynamics in spatially separated graphene mechanical resonators
空间分离的石墨烯机械谐振器中的相干声子动力学
  • DOI:
    10.1073/pnas.1916978117
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Zhuo-Zhi Zhang;Xiang-Xiang Song;Gang Luo;Zi-Jia Su;Kai-Long Wang;Gang Cao;Hai-Ou Li;Ming Xiao;Guang-Can Guo;Lin Tian;Guang-Wei Deng;Guo-Ping Guo
  • 通讯作者:
    Guo-Ping Guo
A Suspended Silicon Single-Hole Transistor as an Extremely Scaled Gigahertz Nanoelectromechanical Beam Resonator
作为超大规模千兆赫纳机电梁谐振器的悬浮硅单孔晶体管
  • DOI:
    10.1002/adma.202005625
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Advanced Materials
  • 影响因子:
    29.4
  • 作者:
    Zhang Zhuo-Zhi;Hu Qitao;Song Xiang-Xiang;Ying Yue;Li Hai-Ou;Zhang Zhen;Guo Guo-Ping
  • 通讯作者:
    Guo Guo-Ping
Gate-Controlled Quantum Dots Based on 2D Materials
基于二维材料的门控量子点
  • DOI:
    10.1002/qute.202100162
  • 发表时间:
    2022-04-14
  • 期刊:
    ADVANCED QUANTUM TECHNOLOGIES
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Jing, Fang-Ming;Zhang, Zhuo-Zhi;Guo, Guo-Ping
  • 通讯作者:
    Guo, Guo-Ping

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其他文献

Recent advances in coupling between quantum dots and nanoelectromechanical resonators
量子点与纳米机电谐振器耦合的最新进展
  • DOI:
    10.16262/j.cnki.1005-0841.2018.02.001
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Science Foundation in China
  • 影响因子:
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  • 作者:
    张拙之;罗刚;邓光伟;李海欧;曹刚;郭国平
  • 通讯作者:
    郭国平

其他文献

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张拙之的其他基金

基于表面声波谐振腔和半导体门控量子点复合结构的单声子—单电子强耦合实验研究
  • 批准号:
    12274401
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    55.00 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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