具体描述
《基于半导体量子点的量子计算与量子信息》以清晰的物理图像和丰富的实验结果比较全面地介绍了基于半导体量子点激子的量子计算和量子信息方面的最新研究进展。全书共分8章，第1章和第2章是半导体量子点形貌结构和基本特性简要介绍；第3章至第5章是关于激子量子比特旋转和量子逻辑运算等量子计算方面的研究进展；第6章至第8章则是关于激子复合单光子发射和纠缠光子对发射等量子信息方面的研究进展。
《基于半导体量子点的量子计算与量子信息》可以作为凝聚态物理、光学、材料科学、量子计算科学等有关专业的高年级本科生和研究生的教学参考书，也可供上述领域的科技工作者参考。
作者简介
目录信息
前言
第1章 半导体量子点形貌结构特征
引言
1.1 界面涨落量子点
1.2 自组织量子点
1.2.1 量子点的自组织生长机制
1.2.2 自组织量子点的密度控制
1.3 耦合量子点
1.3.1 自组织纵向耦合量子点
1.3.2 自组织横向耦合量子点
1.3.3 二维电子气耦合量子点
1.4 微腔中的量子点
第2章 半导体量子点基本相干特性和单量子点探测技术
引言
2.1 半导体量子点基本相干特性
2.1.1 半导体量子点的分立能级结构
2.1.2 量子干涉与能级寿命
2.1.3 量子拍与能级劈裂
2.1.4 粒子数Rabi振荡
.2.2 单量子点探测技术
2.2.1 差分透射法
2.2.2 纳米光谱成像法
2.2.3 纳光电流法
第3章 半导体量子点激子量子比特旋转及其品质因子
引言
3.1 量子比特旋转基本概念
3.1.1 二能级体系波函数矢量与量子比特球
3.1.2 二能级体系粒子数运动方程
3.1.3 二能级体系Bloch矢量与Bloch球
3.1.4 量子比特旋转及其品质因子的定义
3.2 半导体量子点激子量子比特自由旋转品质因子Q0
3.2.1 双脉冲激发下二能级体系粒子数运动方程
3.2.2 激子量子比特自由旋转及其品质因子Q0
3.3 半导体量子点激子量子比特Rabi振荡品质因子QR
3.3.1 单个半导体量子点中10πRabi振荡的观测
3.3.2 激发脉冲宽度对Rabi振荡品质因子QR的影响
3.4 Rabi振荡退相干机制的分析
3.4.1 浸润层泄漏与Auger俘获的影响
3.4.2 众激子的影响
3.4.3 纯位相退相干的影响
第4章 半导体量子点中的量子逻辑运算
引言
4.1 量子逻辑门和量子算法基本概念
4.1.1 基本量子逻辑门
4.1.2 量子逻辑门的符号表示和量子线路
4.1.3 量子算法
4.1.4 量子操作保真度
4.2 单个半导体量子点中实现控制旋转门CROT
4.2.1 半导体量子点众激子构成的两个量子比特体系
4.2.2 理想双激子体系中控制旋转门CROT操作方案
4.2.3 实际双激子体系中CROT操作的粒子数运动和实验结果
4.3 利用量子交换操作实现两个量子比特态上的粒子数交换
4.3.1 理想半导体量子点体系两个量子比特态上的粒子数交换
4.3.2 V型体系在双脉冲激发下的粒子数运动特性
4.3.3 两个量子比特态上的粒子数交换操作实验结果
4.4 半导体量子点中Deutsch-Jozsa量子逻辑运算
4.4.1 单量子比特优化Deutsch-Jozsa算法的操控方案
4.4.2 单量子比特优化Deutsch-Jozsa算法的实验结果
4.4.3 两个量子比特常规Deutsch-Jozsa算法的操控方案
4.4.4 两个量子比特优化Deutsch-Jozsa算法的操控方案
第5章 半导体量子点中激子自旋弛豫和自旋交换..
引言
5.1 半导体量子点中能级解简并与线偏振本征态及其激子自旋
5.2 半导体量子点中激子自旋弛豫特性
5.2.1 半导体量子点中激子自旋弛豫的实验观测
5.2.2 半导体量子点中激子自旋弛豫的外在机制分析
5.2.3 半导体量子点中激子自旋弛豫的内在机制分析
5.3 利用Uf控制门实现激子自旋交换
5.3.1 Uf控制门与类Deutsch量子逻辑运算
5.3.2 利用类Deutsch逻辑运算实现激子自旋交换
第6章 半导体量子点单光子发射
引言
6.1 光发射统计特性基本概念
6.2 连续激发下单光子发射
6.2.1 双时归一化二阶自相关函数的量子力学形式
6.2.2 量子力学算符的期望值和量子回归定理
6.2.3 归一化二阶自相关函数的稳态解
6.2.4 多个独立量子点体系的归一化二阶自相关函数
6.3 脉冲激发下单光子发射
6.3.1 脉冲激发下二阶自相关函数的定义
6.3.2 脉冲激发下粒子数运动方程
6.3.3 脉冲激发下二阶自相关函数的运动方程
6.3.4 单光子发射效率
6.4 脉冲激发下交叉偏振单光子发躬
6.4.1 V型多能级体系粒子数运动方程
6.4.2 V型多能级体系二阶互相关函数运动方程
6.4.3 交叉偏振单光子发射
6.5 由脉冲激发过渡到连续激发
6.6 半导体量子点单光子发射实验观测
6.6.1 HBT光子相关度测量装置
6.6.2 连续激发下归一化二阶自相关度的测量
6.6.3 脉冲激发下二阶自相关函数的测量
第7章 半导体量子点级联多光子发射
引言
7.1 单量子点中双激子三能级体系级联光子对的发射特性
7.1.1 双激子三能级体系粒子数运动方程
7.1.2 双激子三能级体系二阶交叉相关函数运动方程
7.2 耦合量子点双激子体系级联光子对的发射特性
7.2.1 耦合量子点双激子体系的粒子数运动方程
7.2.2 耦合量子点双激子体系的二阶交叉相关矢量运动方程
7.2.3 级联发射与脉冲面积的关系
7.3 三激子体系级联光子对的发射特性
7.3.1 三激子体系粒子数运动方程
7.3.2 三激子体系二阶交叉相关函数运动方程
7.3.3 级联发射与脉冲面积的关系
第8章 半导体量子点中可控纠缠光子对的发射
引言
8.1 “光子对”偏振纠缠基本概念
8.1.1 “光子对”偏振态偏振密度矩阵
8.I.2 光子偏振态的变换
8.1.3 光子偏振态偏振密度矩阵的测量
8.1.4 纠缠判据与纠缠度
8.2 半导体量子点双激子体系能级结构
8.3 简并双激子体系纠缠光子发射特性
8.3.1 理想简并双激子体系纠缠光发射特性
8.3.2 自旋弛豫对二阶互相关函数和纠缠度的影响
8.4 非简并双激子体系频谱过滤与纠缠光发射
8.4.1 非简并双激子体系非纠缠光发射特性
8.4.2 非简并双激予体系频谱过滤法产生纠缠光的原理
8.4.3 频谱法分析谱过滤非简并双激子体系纠缠光发射
8.4.4 主方程法分析谱过滤非简并双激子体系纠缠光发射
附录1.1 半导体量子点中量子计算和量子信息标志性实验研究进展(2001--2006)
附录2.1 单量子点能级结构示意图以及单量子点探测技术
附录3.1 含浸润层和双激子等多能级跃迁的粒子数运动方程
附录4.1 激子-双激子四能级体系激子动力学方程
附录4.2 双脉冲激发下V型三能级系统激子动力学方程
附录5.1 含粒子数泄漏与Auger俘获的激子自旋弛豫动力学方程
附录6.1 量子回归定理及其推论
附录6.2 脉冲激发下简单三能级体系二阶相关函数运动方程
附录6.3 脉冲激发下V型体系二阶相关函数运动方程
附录7.1 双激子三能级体系二阶相关函数运动方程
附录7.2 脉冲激发下耦合量子点体系的二阶相关函数运动方程
附录7.3 激子-双激子-三激子体系运动力学方程
附录7.4 脉冲激发下激子-双激子-三激子体系二阶相关函数运动方程
附录8.1 作者及其课题组发表的相关研究论文
· · · · · · (收起)
读后感
之前靠这本书建立起了几个最简单的概念，现在读了不少论文后重看感觉意义不大，和我们表征的量子点方式不太一样，通篇是以激子形式描述的。不知道是不是我水平还不够的原因，没太多收获。感觉这一遍也就是知道了之前老师在课上提了一句的经典光场和非经典光场吧。 说实话不是一...
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用户评价
这本书的结构安排堪称精妙，从基础概念的铺陈，到具体应用场景的剖析，层层递进，毫不突兀。我尤其赞赏作者在讨论量子信息理论时，引入的那些经典思想实验。例如，关于量子叠加态和量子纠缠的解释，作者并没有直接给出复杂的数学证明，而是通过“薛定谔的猫”这样的经典案例，引发读者的思考，引导我们去理解这些违反直觉的量子现象。这种“润物细无声”的教学方式，让我觉得我在学习，但又不像是在被灌输知识。在量子算法的部分，我被书中对 Grover 算法和 Shor 算法的详尽介绍所震撼。作者不仅仅给出了算法的伪代码，更是深入剖析了算法背后的量子力学原理，解释了为什么量子计算机能够实现比经典计算机更快的搜索和因子分解。我花了很长时间去理解量子门的作用，以及如何通过一系列量子门的操作来构建一个完整的量子算法。虽然其中的数学推导对我来说有一定挑战，但书中提供的充足的参考文献和课后习题，为我进一步深入学习提供了宝贵的资源。更让我惊喜的是，作者在讨论量子纠错码时，没有停留在理论层面，而是详细介绍了目前研究人员正在探索的各种纠错方案，以及这些方案的优缺点。这让我意识到，量子计算的实现不仅仅是理论的突破，更是工程上的巨大挑战。这本书让我深刻体会到，量子信息科学是一个充满活力和不断发展的领域，充满了令人兴奋的可能性。
评分这本书给我带来的最大收获，是它打破了我对量子计算原有的刻板印象。我之前认为量子计算离我们太过遥远，似乎只存在于理论家的白板上。然而，这本书用详实的数据和具体的实验案例，展现了半导体量子点在实现实用化量子计算方面所做的巨大努力和取得的显著进展。作者在介绍量子点作为量子比特时，详细阐述了其优势，比如良好的可扩展性、与现有半导体技术的兼容性，以及相对容易实现的相干性。我记得书中提到了一种利用电子自旋作为量子比特的方案，通过精确控制半导体材料的结构和掺杂，可以制备出高质量的量子点，并实现对单个电子自旋的精确操控。这种精细的控制能力，让我对构建大规模量子计算机的可能性充满了信心。此外，书中关于量子点与其他量子信息处理单元（如光子）的集成研究，也让我看到了未来量子网络构建的蓝图。作者在探讨量子通信的部分，详细介绍了量子密钥分发（QKD）的原理，并分析了量子点在QKD系统中的应用潜力。我从中学到了如何利用量子纠缠来实现安全的通信，这对于未来的信息安全领域具有革命性的意义。这本书的内容非常前沿，也充满了创新精神，它让我看到了科学的魅力，也激发了我对这个领域的更多好奇心。
评分读完这本书，我感觉自己对半导体量子点在量子计算和量子信息领域的作用有了全新的认识。作者在开篇就为读者勾勒出了一个宏伟的蓝图，那就是利用半导体量子点构建高性能、可扩展的量子计算机。他详细阐述了量子点作为量子比特的优势，例如其尺寸小、易于集成、相干时间长等，并深入分析了如何通过精确控制半导体材料的能带结构和电子态，来实现量子信息的编码、操作和读取。我对书中关于量子点退相干的讨论印象尤其深刻，作者并没有回避这一关键技术难题，而是详细分析了导致量子比特失相干的各种物理机制，并介绍了目前研究人员正在积极探索的量子纠错技术，例如表面码、翼型码等。此外，书中关于量子点在量子通信、量子传感和量子模拟等领域的广泛应用，也让我认识到这项技术的巨大潜力。作者在最后部分还展望了量子计算和量子信息技术未来的发展趋势，以及其对人类社会可能带来的颠覆性影响。这本书的内容非常丰富，也极具前瞻性。
评分这本书的魅力在于，它将一个看似遥不可及的科幻概念，通过严谨的科学论证和前沿的研究进展，变得触手可及。我特别喜欢作者在解释量子隐形传态原理时，所使用的类比。他将信息比作是“生命的火种”，而量子纠缠则是“神奇的媒介”，通过这种媒介，火种可以在瞬间传递到遥远的地方，而又不留下任何痕迹。这种生动形象的描述，让我在理解量子力学中的“幽灵般的超距作用”时，少了很多困惑。书中关于量子点在量子存储和量子网络中的应用前景的探讨，也让我对未来的信息技术发展充满了期待。作者详细介绍了如何利用量子点作为量子存储单元，来实现大规模量子存储，以及如何构建基于量子点的量子网络，实现安全的量子通信和分布式量子计算。这种将基础研究与实际应用紧密结合的视角，让我看到了科学研究的强大生命力。
评分这本书的学术严谨性毋庸置疑，但作者并没有因此而牺牲掉其易读性。他巧妙地在理论深度和可读性之间找到了一个平衡点。我尤其欣赏作者在阐述量子比特的相干性问题时，并没有仅仅给出理论公式，而是深入分析了导致量子比特失相干的各种物理机制，例如与声子、光子的耦合，以及材料缺陷的影响。更重要的是，他还详细介绍了目前研究人员正在探索的各种量子纠错技术，比如表面码、翼型码等，以及这些纠错码的优势和局限性。这让我认识到，量子计算的实用化不仅仅是制造出可靠的量子比特，更需要强大的量子纠错能力来对抗环境的干扰。书中对量子点作为量子存储器的应用潜力也进行了探讨，这对于构建大规模量子计算机和量子网络至关重要。作者详细分析了如何利用量子点的局域化特性，来实现信息的有效存储和读取，并讨论了提高存储容量和相干时间所面临的技术挑战。这本书的内容非常全面，涵盖了量子计算和量子信息的多个重要方面。
评分在阅读这本书的过程中，我深深体会到了作者在知识体系构建上的功力。他并非简单地罗列信息，而是将半导体量子点、量子计算和量子信息这三个看似独立的概念，巧妙地编织在一起，形成了一个完整而又富有逻辑的知识网络。我对书中关于量子点退相干机制的探讨印象尤为深刻。作者并没有回避量子系统固有的脆弱性，而是详细分析了各种可能导致量子比特失去其量子特性的原因，例如环境噪声、电磁干扰等。更重要的是，他还介绍了目前研究人员正在努力开发有效的量子退相干抑制技术，以及如何通过优化量子点材料和器件设计来提升量子比特的稳定性和相干时间。这种对技术挑战的深入剖析，让我认识到量子计算的实现并非易事，需要克服诸多技术难题。在量子算法的应用方面，作者还讨论了量子计算在药物研发、材料设计、金融建模等领域的潜在应用。他通过具体的案例，展示了量子计算机如何在这些领域提供超越经典计算的解决方案。例如，在药物研发方面，量子计算机能够更精确地模拟分子的相互作用，从而加速新药的发现过程。这种将理论研究与实际应用相结合的视角，极大地提升了这本书的价值。
评分从一个非专业读者的角度来看，这本书的阅读体验非常愉悦。作者的文笔流畅，逻辑清晰，即使是对量子力学领域了解不深的读者，也能随着作者的思路，逐渐理解那些复杂的概念。我特别喜欢作者在介绍量子信息编码和传输时，所使用的那些比喻。例如，在解释量子纠缠作为一种“隐形连接”时，他就用到了两个遥远盒子里的硬币，当你打开一个盒子看到正面时，另一个盒子里的硬币瞬间变成反面，这种直观的类比，让我一下子就抓住了量子纠缠的核心思想。书中关于量子密码学的讨论也让我大开眼界，我了解到如何利用量子力学的原理来保证信息传输的绝对安全，这是传统加密技术无法比拟的。作者详细介绍了量子隐形传态的过程，以及如何在量子点系统中实现这一过程。这让我对量子通信的未来充满了期待，也认识到量子信息科学在保障国家安全和个人隐私方面的重要性。此外，书中关于量子测量和量子态制备的章节，也为我提供了一个了解如何“读取”和“写入”量子信息的窗口。
评分我一直对量子力学的奇妙世界充满好奇，而这本书则为我打开了一扇通往其中的大门。作者用一种引人入胜的方式，将半导体量子点这种微观世界的“精灵”与宏大的量子计算和量子信息概念联系起来。我对书中关于如何制造和控制量子点的技术细节非常感兴趣。作者详细介绍了各种生长和制备量子点的方法，比如分子束外延（MBE）和化学合成法，并分析了不同方法在制备高质量、高性能量子点方面的优劣。他甚至深入到量子点的能级结构和激子动力学，用清晰的图示和简洁的语言解释了这些复杂的物理过程。当我读到关于如何利用电场或磁场来精确地操控量子点中的电子自旋，将其作为量子比特时，我仿佛亲眼看到了科学家们在实验室里进行的那些精妙的实验。书中还探讨了如何将大量的量子点集成在一起，形成可扩展的量子计算架构，以及如何实现量子比特之间的相互作用，完成量子逻辑门的操作。这些内容让我对量子计算的实现路径有了更清晰的认识，也让我看到了半导体量子点在其中扮演的关键角色。
评分这本书的封面设计就足够吸引人，半导体量子点那种幽蓝而又充满神秘感的色调，让人一下子就联想到了微观世界的奇妙景象。当翻开第一页，扑面而来的就是作者严谨而又富有逻辑的文字，虽然我并非量子计算领域的专业人士，但书中深入浅出的讲解方式，让那些原本晦涩难懂的概念变得清晰起来。我特别喜欢作者在介绍量子点特性时，不仅仅是罗列数据和公式，而是通过生动的比喻和形象的描述，将量子点的光学、电学性质娓娓道来。比如，在解释量子点的尺寸效应时，作者就巧妙地将它比作是“微小的音乐盒”，不同的尺寸会发出不同的“音调”，也就是不同的光学性质。这种将抽象概念具象化的能力，极大地降低了阅读门槛，让我能够更好地理解量子点在构建量子计算机中的核心作用。而且，书中对于半导体材料的选择、制备工艺的探讨，也让我看到了理论研究与实际应用之间的紧密联系。作者并没有回避技术上的挑战，反而详细地阐述了当前面临的困难以及未来的发展方向，这种坦诚的态度非常令人钦佩。阅读过程中，我数次停下来，去想象那些在实验室里，科学家们是如何小心翼翼地操控这些纳米级别的粒子，将它们变成实现强大计算能力的基石。这本书不仅仅是科普，更是一种对科学探索精神的致敬，它让我感受到了人类智慧的伟大力量，也对量子计算的未来充满了无限的憧憬。
评分我之所以对这本书如此着迷，是因为它不仅仅是对现有理论的梳理，更是对未来发展方向的深刻洞察。作者在探讨半导体量子点在量子计算中的应用时，没有回避其固有的技术挑战，比如量子点之间的串扰、控制信号的精度要求等。但他同时也就如何克服这些挑战，提出了许多富有启发性的思考和解决方案。例如，在量子比特的可扩展性方面，作者就详细介绍了目前研究人员正在尝试的各种架构，包括线性耦联、二维阵列以及三维集成等。他还对这些不同架构的优缺点进行了深入的分析和比较。在我看来，作者的态度非常诚恳，他既展示了量子计算的巨大潜力，也坦诚地指出了目前面临的困难，这种平衡的态度让我对这项技术的发展有了更理性的认识。书中关于量子门保真度的讨论也让我印象深刻，作者详细介绍了提高量子门操作精度的各种方法，以及目前所能达到的保真度水平。这让我了解到，实现高精度的量子计算需要多方面的技术协同。
评分之前靠这本书建立起了几个最简单的概念，现在读了不少论文后重看感觉意义不大，和我们表征的量子点方式不太一样，通篇是以激子形式描述的。不知道是不是我水平还不够的原因，没太多收获。
评分之前靠这本书建立起了几个最简单的概念，现在读了不少论文后重看感觉意义不大，和我们表征的量子点方式不太一样，通篇是以激子形式描述的。不知道是不是我水平还不够的原因，没太多收获。
评分之前靠这本书建立起了几个最简单的概念，现在读了不少论文后重看感觉意义不大，和我们表征的量子点方式不太一样，通篇是以激子形式描述的。不知道是不是我水平还不够的原因，没太多收获。
评分之前靠这本书建立起了几个最简单的概念，现在读了不少论文后重看感觉意义不大，和我们表征的量子点方式不太一样，通篇是以激子形式描述的。不知道是不是我水平还不够的原因，没太多收获。
评分之前靠这本书建立起了几个最简单的概念，现在读了不少论文后重看感觉意义不大，和我们表征的量子点方式不太一样，通篇是以激子形式描述的。不知道是不是我水平还不够的原因，没太多收获。
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