Atom Mn: wielobit kwantowy. Jan Gaj Instytut Fizyki Doświadczalnej

Podobne dokumenty
Ekscyton w morzu dziur

Plan. Kropki kwantowe - część III spektroskopia pojedynczych kropek kwantowych. Kropki samorosnące. Kropki fluktuacje szerokości

Kropki samorosnące. Optyka nanostruktur. Gęstość stanów. Kropki fluktuacje szerokości. Sebastian Maćkowski. InAs/GaAs QDs. Si/Ge QDs.

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Co to jest kropka kwantowa? Kropki kwantowe - część I otrzymywanie. Co to jest ekscyton? Co to jest ekscyton? e πε. E = n. Sebastian Maćkowski

Mody sprzężone plazmon-fonon w silnych polach magnetycznych

Współczesna fizyka ciała stałego

Mody sprzęŝone plazmon-fonon w silnych polach magnetycznych

Pomiary widm fotoluminescencji

Mody sprzęŝone plazmon-fonon w silnych polach magnetycznych

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Repeta z wykładu nr 11. Detekcja światła. Fluorescencja. Eksperyment optyczny. Sebastian Maćkowski

Studnia kwantowa. Optyka nanostruktur. Studnia kwantowa. Gęstość stanów. Sebastian Maćkowski

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Wzrost pseudomorficzny. Optyka nanostruktur. Mody wzrostu. Ekscyton. Sebastian Maćkowski

Podstawy informatyki kwantowej

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Informatyka kwantowa i jej fizyczne podstawy Rezonans spinowy, bramki dwu-kubitowe

Nierównowagowe kondensaty polarytonów ekscytonowych z gigantycznym rozszczepieniem Zeemana w mikrownękach półprzewodnikowych

Współczesna fizyka ciała stałego

Domieszki w półprzewodnikach

UNIWERSYTET SZCZECIŃSKI INSTYTUT FIZYKI ZAKŁAD FIZYKI CIAŁA STAŁEGO. Ćwiczenie laboratoryjne Nr.2. Elektroluminescencja

Domieszki w półprzewodnikach

półprzewodniki Plan na dzisiaj Optyka nanostruktur Struktura krystaliczna Dygresja Sebastian Maćkowski

W5. Komputer kwantowy

Wysokowydajne falowodowe źródło skorelowanych par fotonów

Idea przyłączenie chromoforu (fluoryzującego) do biomolekuły

Operacje na spinie pojedynczego elektronu w zastosowaniu do budowy bramek logicznych komputera kwantowego

Wykład 12 V = 4 km/s E 0 =.08 e V e = = 1 Å

W stronę plazmonowego wzmocnienia efektów magnetooptycznych

Jak TO działa? Co to są półprzewodniki? TRENDY: Prawo Moore a. Google: Jacek Szczytko Login: student Hasło: *******

Autoreferat. 1. Imię i Nazwisko Posiadane dyplomy, stopnie naukowe... 2

II.6 Atomy w zewnętrznym polu magnetycznym

Fluorescencyjna detekcja śladów cząstek jądrowych przy użyciu kryształów fluorku litu

Podstawy fizyki wykład 2

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ FIZYKI TECHNICZNEJ I MATEMATYKI STOSOWANEJ EKSCYTONY. Seminarium z Molekularnego Ciała a Stałego Jędrzejowski Jaromir

Własności optyczne półprzewodników

Teoria Orbitali Molekularnych. tworzenie wiązań chemicznych

Uniwersytet Warszawski Wydział Fizyki. Badanie efektu Faraday a w kryształach CdTe i CdMnTe

Świat klasyczny i kwantowy por. WYKŁAD nr 2. Splątane stany - EPR. por. WYKŁAD nr 2. Kwantowa kryptografia i teleportacja. Splątanie kwantowe

Nanofizyka co wiemy, a czego jeszcze szukamy?

II.4 Kwantowy moment pędu i kwantowy moment magnetyczny w modelu wektorowym

WYBRANE TECHNIKI SPEKTROSKOPII LASEROWEJ ROZDZIELCZEJ W CZASIE prof. Halina Abramczyk Laboratory of Laser Molecular Spectroscopy

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

fotony i splątanie Jacek Matulewski Karolina Słowik Jarosław Zaremba Jacek Jurkowski MECHANIKA KWANTOWA DLA NIEFIZYKÓW

Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane

Widmo promieniowania elektromagnetycznego Czułość oka człowieka


Własności optyczne półprzewodników

Nanostruktury, spintronika, komputer kwantowy

Atom wodoru. Model klasyczny: nieruchome jądro +p i poruszający się wokół niego elektron e w odległości r; energia potencjalna elektronu:

- wiązki pompująca & próbkująca oddziaływanie selektywne prędkościowo widma bezdopplerowskie T. 0 k. z L 0 k. L 0 k

Henryk Szymczak Instytut Fizyki PAN

SPM Scanning Probe Microscopy Mikroskopia skanującej sondy STM Scanning Tunneling Microscopy Skaningowa mikroskopia tunelowa AFM Atomic Force

Pytać! Nanotechnologie (II) Jeszcze o teoriach (nie tylko fizycznych)

WYZNACZANIE STAŁEJ PLANCKA Z POMIARU CHARAKTERYSTYK PRĄDOWO-NAPIĘCIOWYCH DIOD ELEKTROLUMINESCENCYJNYCH. Irena Jankowska-Sumara, Magdalena Krupska

Korelacje przestrzenne między nośnikami uwięzionymi w półprzewodnikowych kropkach kwantowych. Bartłomiej Szafran

I. PROMIENIOWANIE CIEPLNE

Wykład IV. Półprzewodniki samoistne i domieszkowe

Wytwarzanie niskowymiarowych struktur półprzewodnikowych

MIKROSKOPIA ELEKTRONOWA. Publikacja współfinansowana ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Repeta z wykładu nr 8. Detekcja światła. Przypomnienie. Efekt fotoelektryczny

Spektroskopia Ramanowska

Półprzewodnikowe kropki kwantowe

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

Początek XX wieku. Dualizm korpuskularno - falowy

Świat klasyczny i kwantowy

Wprowadzenie do ekscytonów

INSTYTUT FIZYKI POLSKIEJ AKADEMII NAUK

Repeta z wykładu nr 4. Detekcja światła. Dygresja. Plan na dzisiaj

Prezentacja aparatury zakupionej przez IKiFP. Mikroskopy LEEM i PEEM

Efektywne symulacje mikromagnetyczne układów magnonicznych przy wykorzystaniu GPGPU.

Bity, P-bity, Q-bity. Quantum Computer II (QC) Bramki kubitowe. Bramki kubitowe HARDWARE.

InTechFun. Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur dla nanoelektroniki, fotoniki, spintroniki i technik sensorowych

Wady ostrza. Ponieważ ostrze ma duży promień niektóre elementy ukształtowania powierzchni nie są rejestrowane (fioletowy element)

Spintronika fotonika: analogie

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Mateusz Winkowski, Jan Szczepanek

Oddziaływanie atomu z kwantowym polem E-M: C.D.

Metody optyczne w badaniach półprzewodników Przykładami różnymi zilustrowane. Piotr Perlin Instytut Wysokich Ciśnień PAN

Stałe : h=6, Js h= 4, eVs 1eV= J nie zależy

WYKŁAD 2 Podstawy spektroskopii wibracyjnej, model oscylatora harmonicznego i anharmonicznego. Częstość oscylacji a struktura molekuły Prof. dr hab.

Podsumowanie W Spektroskopia dwufotonowa. 1. Spektroskopia nasyceniowa. selekcja prędkości. nasycenie. ω 0 ω Laser. ω 21 2ω.

Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy)

OPTYKA KWANTOWA Wykład dla 5. roku Fizyki

Tak określił mechanikę kwantową laureat nagrody Nobla Ryszard Feynman ( ) mechanika kwantowa opisuje naturę w sposób prawdziwy, jako absurd.

III Pracownia Półprzewodnikowa

- wiązki pompująca & próbkująca oddziaływanie selektywne prędkościowo widma bezdopplerowskie. 0 k. z L 0 k. L 0 k

Cel wykładu. Detekcja światła. Cel wykładu. Światło. Sebastian Maćkowski

Podsumowanie W9. Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2003/04. wykład 12 1

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

III Pracownia Półprzewodnikowa

Charakteryzacja właściwości elektronowych i optycznych struktur AlGaN GaN Dagmara Pundyk

Atomy w zewnętrznym polu magnetycznym i elektrycznym

V. KWANTOWE BRAMKI LOGICZNE Janusz Adamowski

UMO-2011/01/B/ST7/06234

WYKŁAD 8. Maria Krawczyk, Wydział Fizyki UW. Oddziaływania słabe

ostawa. Fizyka powierzchni i nanostruktury 4

Historia. Zasada Działania

Propozycje tematów prac licencjackich dla studentów studiów indywidualnych z ZFCS na rok 2016/17

Kwantowe stany splątane. Karol Życzkowski Instytut Fizyki, Uniwersytet Jagielloński 25 kwietnia 2017

Transkrypt:

Atom Mn: wielobit kwantowy Jan Gaj Instytut Fizyki Doświadczalnej

Tomasz Kazimierczuk Mateusz Goryca Piotr Wojnar (IF PAN) Artur Trajnerowicz Andrzej Golnik Piotr Kossacki Jan Gaj Michał Nawrocki

Ostrzeżenia Będą uproszczenia. Wykrycie najbardziej skandalicznego może być nagrodzone. Decyzja należy do większości bez prawa veta wykładowcy. Będą pytania. Odpowiedź, która się najbardziej spodoba, może zostać nagrodzona. Decyzja należy do większości.

Motywacja: informatyka kwantowa Informatyka klasyczna: bit, przyjmuje dwie wartości: 0, 1 Informatyka kwantowa: qubit, występuje w stanach α 0 + β 1 ; α 2 + β 2 = 1 Komputera kwantowego dotychczas nie ma, ale jeśli powstanie, będzie rewolucja

Nagroda Fundacji na rzecz Nauki Polskiej 2008 Został uhonorowany wkład prof. Ryszarda Horodeckiego w stworzenie podstaw teoretycznych informatyki kwantowej, a w szczególności za wypracowanie podstaw praktycznej detekcji kwantowego splątania i odkrycie splątania związanego - "czarnych dziur w kwantowej teorii informacji.

Fundamentalna praca Science Citation Index 12/12/2008 Cited References Separability of mixed states: Necessary and sufficient conditions Horodecki M, Horodecki P, Horodecki R PHYSICS LETTERS A 223 (1-2): 1-8 NOV 25 1996 Document type: Article Language: English Cited References: 22 Times Cited: 849 Abstract: We provide necessary and sufficient conditions for the separability of mixed states. As a result we obtain a simple criterion of the separability for 2 x 2 and 2 x 3 systems. Here, the positivity of the partial transposition of a state is necessary and sufficient for its separability. However, this is not the case in general. Some examples of mixtures which demonstrate the utility of the criterion are considered.

Plan O qubicie O kropce kwantowej i ekscytonach Atom manganu w kropce Wykrywanie stanu (spinowego) manganu Jak sterować spinem manganu?

Jak zbudować qubit? Układ kwantowy o dwóch stanach własnych Dobra pamięć Szybka manipulacja Przykład: spin elektronu w kropce kwantowej Jon Mn: sześć stanów

Co to jest kropka kwantowa? Więzienie dla elektronów (dziur)

Półprzewodnik 1 Półprzewodnik 2 Półprzewodnik 1 T. Kazimierczuk

cqd.eecs.northwestern.edu www.evidenttech.com www.ptb.de www.nccr-nano.org

Jak zrobić kropkę kwantową?

MBE Epitaksja z wiązki molekularnej

Aparatura MBE

Samorosnące kropki kwantowe CdTe/ZnTe Wyhodowane przez Piotra Wojnara (IF PAN)

Jak obejrzeć kropki kwantowe? AFM Atomic Force Microscopy HRTEM High Resolution Transmission Electron Microscopy 2 nm 20 nm S. Kret, P. Dłużewski (IPPT PAN) P. Wojnar (IF PAN)

Jak pobudzić kropkę kwantową do świecenia?

Laser argonowy Pump laser Laser Dye laser barwnikowy T=1.5K Monochromator Spektrometr + CCD camera P1 P2 rozdzielczość przestrzenna 0.5 μm pole magnetyczne do 6T Cryostat Kriostatwith microscope objective T. Kazimierczuk

Jak badać świecenie jednej kropki?

-PL Intensity (arb. units) Mikrofotoluminescencja kropek kwantowych Mikroskop (rozdzielczość <1µm) T = 1.7K P = 700nW single QD emission CX XX CX' X

4000 P L intensity 3500 3000 2500 2000 trion ujemny Xbiekscyton XX trion dodatni X+ ekscyton X biekscyton ujemny XX- 1500 1000 1880 1890 1900 1910 1920 detection energy (mev) 1930 T. Kazimierczuk et al., 2008

Jak rozpoznać stan spinowy ekscytonu w kropce? Po polaryzacji kołowej fotonu σ+ σ-

polarization destroyed conserved reversed Lost (singlet) Jak się to mierzy? T. Kazimierczuk et al., 2008

Cy można przekazać spin z kropki do kropki? σ+ σ+ σ- σ-

Jak zrobić kropkę z jednym atomem Mn? CdTe (2 ml) (Cd,Mn)Te (0.05% Mn) CdTe (2 ml) cap layer (100 nm) (Cd,Zn)Te (0.8μm) CdTe (4μm) substrate (GaAs) Number of Mn ions in a single dot: ~1 Piotr Wojnar

Jak rozpoznać czy w kropce jest atom Mn?

X photoluminescence (arb. u.) XX CX 1.89 1.90 1.91 energy (ev) 1.92 M. Goryca et al., 2008

E = Jσ X S Mn X Mn 5/2 3/2 σ+ 1/2-1/2-3/2-5/2 6 równoodległych stanów Energia przejścia spin manganu L. Besombes et al., PRL 93, 207403 (2004).

Jak rozpoznać stan spinowy atomu manganu w kropce? Dzięki oddziaływaniu ekscyton - mangan

Mn 5/2 3/2 σ+ 1/2-1/2-3/2-5/2 photoluminescence (arb. u.) X 1.906 1.907 1.908 energy (ev) 6 równoodległych stanów Energia przejścia spin manganu 1.909 M. Goryca et al., 2008

Odczytać widmo świecenia ekscytonu exc σ + exc linear 500 0T exc σ 500 X Mn 5/2 3/2 250 σ+ 250 1/2-1/2-3/2 1.876 0 1.874 1.876 0 1.874-5/2 1.876 E = Jσ X S Mn 500 500 5/2 3/2 σ250 250 1/2-1/2-3/2 1.876 0 1.874 1.876 E (ev) 0 1.874-5/2 1.876 M. Goryca et al., 2008

Jak wpływać na stan spinowy atomu manganu w kropce?

Natężenie luminescencji Mn E T. Kazimierczuk

Natężenie luminescencji Mn E T. Kazimierczuk

photoluminescence (arb. u.) B=+4.5T 1.837 1.838 1.839 B=-4.5T Metoda działa, ale... wymaga sporego pola magnetycznego zmiana pola jest bardzo wolna 1.837 1.838 energy (ev) 1.839 M. Goryca et al., 2008

Jak inaczej wpływać na stan spinowy atomu manganu w kropce? Światłem (spolaryzowanym)

Światło kreuje nośniki o zadanym spinie Atom manganu jest Mn w otoczeniu spinowo spolaryzowanym Może się dostosuje? T. Kazimierczuk et al., arxiv:0808.1621v1

Energia pobudzania (mev) Pobudzanie rezonansowe 2157 XX CX X 800 400 2156 2155 1865 1870 1875 0 Energia emisji (mev) M. Goryca et al., arxiv:0811.2898v1

X Mn Jak szybko potrafimy zmieniać stan Mn? Pobudzanie σ+ Pobudzanie π B=1T Pobudzanie σ- 500 500 250 250 500 250 0 1.874 1.876 0 1.874 1.876 0 1.874 1.876 Energia emisji (mev) M. Goryca et al., 2008

Pamięć: setki µs I pobudzanie σ+ σ- σ+ T=1.5K, B=1T 42.9ns 1.0 PL intensity (arb.u.) t Manipulacja: dziesiątki ns 0.5 144ns 367ns 15.8ns exc 30µ w exc 10µ w exc 2.2µ w 0 0 1000 2000 time (ns) 3000 M. Goryca et al., arxiv:0811.2898v1

Emisja światła zdradza obecność ekscytonu w kropce kwantowej Polaryzacja światła świadczy o spinie ekscytonu Wykrywamy kropki z jednym atomem Mn Ustawiamy światłem spin atomu manganu Atom długo pamięta swój stan spinowy

Dziękuję za uwagę Nanoworld 2009, Kraków 9-11 stycznia