The theory of semiconductor single- and two-qubit quantum logic gates based on quantum wires and quantum dots is studied. A concrete proposal for an all-electric Mach-Zehnder interferometer is worked out by numerical calculations of its electronic structure and ballistic quantum transport properties. We show that this interferometer acts as a single-qubit gate for electrons propagating in quantum wires. The proposal includes the three-dimensional device geometry, materials, doping profiles, and bias voltages. A novel quantum transport device is presented that acts as a two-qubit gate. It is based on the all-electric Mach-Zehnder interferometer and a double quantum dot. We show that this device allows for the controlled generation and detection of entanglement from DC I-V characteristics. To this end, a new quantum transport method has been developed that allows including the Coulomb interaction between two electrons non-perturbatively.     «

The theory of semiconductor single- and two-qubit quantum logic gates based on quantum wires and quantum dots is studied. A concrete proposal for an all-electric Mach-Zehnder interferometer is worked out by numerical calculations of its electronic structure and ballistic quantum transport properties. We show that this interferometer acts as a single-qubit gate for electrons propagating in quantum wires. The proposal includes the three-dimensional device geometry, materials, doping profiles, and...     »

Die Theorie halbleiterbasierter 1- und 2-Qubit Quantenlogikgatter aus Quantendrähten und Quantenpunkten wird untersucht. Mit Hilfe numerischer Berechnungen der elektronischen Struktur sowie des ballistischen Quantentransportes wird ein konkreter Entwurf für ein rein elektrisches Mach-Zehnder Interferometer ausgearbeitet. Wir zeigen, dass dieses Interferometer ein 1-Qubit Quantenlogikgatter darstellt. Der Entwurf umfasst die dreidimensionale Bauelementgeometrie, Materialien, Dotierprofile und Gatterspannungen. Ein neues Quantentransportbauelement wird vorgestellt, das ein 2-Qubit Gatter realisiert. Wir zeigen, dass die beiden Qubits in diesem Bauelement kontrolliert verschränkt werden können und sich die Verschränkung über die Gleichstrom-Stromspannungskennlinie nachweisen lässt. Hierzu haben wir eine neue Quantentransportmethode entwickelt, mit der die Wechselwirkung zwischen zwei Elektronen nicht-perturbativ berücksichtigt werden kann.     «

Die Theorie halbleiterbasierter 1- und 2-Qubit Quantenlogikgatter aus Quantendrähten und Quantenpunkten wird untersucht. Mit Hilfe numerischer Berechnungen der elektronischen Struktur sowie des ballistischen Quantentransportes wird ein konkreter Entwurf für ein rein elektrisches Mach-Zehnder Interferometer ausgearbeitet. Wir zeigen, dass dieses Interferometer ein 1-Qubit Quantenlogikgatter darstellt. Der Entwurf umfasst die dreidimensionale Bauelementgeometrie, Materialien, Dotierprofile und Gat...     »