中文摘要：

固态量子信息是凝聚态物理研究领域近几年迅速发展起来的新兴学科，由于其潜在的应用价值和重大意义，正在引起各个方面的关注，具有广泛的应用前景和重大的学术价值和科学意义。解决固态量子信息中的消相干机制是研究热点之一。 我们在前期项目（10347004）中，已经对固态量子信息中的声子效应进行了研究，获得了一些关于声子消相干的结果。本项目拟采用元激发理论方法、求解能量本征方程方法及其它理论方法研究量子比特的声子效应，研究量子点、量子环、量子阱中的声子以及声子所处环境对量子比特消相干机制的影响。

结论摘要：

随着分子束外延、金属有机化合物气相沉积等技术的发展，人们已经能够制造各种低维纳米结构。在这些结构中，电子的运动受到强限制，具有一系列新的量子特性。这迫使低维半导体结构的物理研究由“能带工程”向“波函数工程”转变。波函数本身作为信息载体，正在由设想走向具体物理研究阶段。在低维纳米结构中，可以制作各种形态的波函数，但在利用波函数进行量子信息的存储、交换过程中会受到各种消相干因素的干扰和破坏，从而丢失部分或全部信息，所以对低维纳米结构中的量子信息过程进行全面而深刻的研究是未来量子信息发展的需要。 我们主要用元激发理论、求解能量本征方程、线性组合算符以及变分等方法研究量子比特内与声子有关的消相干过程，研究量子点、量子环、量子线、量子阱等低维系统中量子比特内声子对消相干机制的影响。探讨外加电磁场、温度等对声子消相干机制的影响和抑制作用。 经过三年的研究，得到了一系列重要结果。（1）对量子环，盘型、球型或球壳量子点，以及量子棒中极化子或磁极化子的能态性质进行研究，得出这些低维结构的能量状态与其尺度、形状、电磁场或温度的依赖关系，为进一步研究量子比特奠定理论基础。 （2）对球壳或球型量子点以及量子棒中的量子比特进行研究，得出量子比特与电子-声子耦合强度、量子点或量子棒的形状和尺度、电磁场强度、温度以及杂质库仑束缚势的依赖关系，提出了减小量子比特消相干的途径。 研究结果表明，选择耦合强度小的材料、或适当减小电磁场强度、或增大量子棒的长短轴之比来改变量子棒的形状，可以提高量子比特的相干时间，减小退相干。 我们对量子棒的研究进行极限拓展，如果使长短轴之比为1，则成为零维量子点；使长短轴之比足够大，成为一维量子线，使长短轴之比足够小，成为二维量子阱，这样对量子棒的研究就将对量子点、量子线和量子阱的研究联系在了一起。我们的理论结果与其它文献的研究结果不一样。 该项目通过三年的研究，在国内外学术期刊上公开发表学术论文17篇，其中SCI收录14篇，已经达到预期目的。研究成果为减小量子比特的声子效应奠定了理论基础，也为具有特殊性质的新材料、新器件的研制，特别是新型量子器件的设计和新现象的机理分析提供了理论依据和研制方案。