硅中具有热弹性的空穴自旋量子比特
介观与纳米尺度物理
2025-11-07 v2 量子物理
摘要
近期在扩展基于自旋的量子处理器方面取得的进展揭示了与热效应相关的未预见问题。人们发现，用于操控和读取量子比特的微波脉冲会使自旋环境过热，这意外地引发了 Larmor 频移，从而降低了门保真度。在本研究中，我们通过实验表征硅中单个空穴自旋的 Larmor 频率的温度依赖性，阐明了这些难以捉摸的热效应。我们的结果明确揭示了热磁化率背后的电学起源，其源于自旋轨道耦合诱导的电极化率。我们对自旋静电环境和回旋磁特性进行了精确建模，使我们能够确定电偶极子是导致这些频移的原因，且其随温度升高而解冻。令人惊讶的是，我们发现热磁化率可以通过磁场角度进行调节甚至完全抵消，从而揭示了一个“甜点”，在此处空穴自旋对热效应免疫。这些发现对优化基于自旋的量子处理器的保真度具有重要意义。
引用
@article{arxiv.2509.15823,
title = {A heat-resilient hole spin qubit in silicon},
author = {V. Champain and G. Boschetto and H. Niebojewski and B. Bertrand and L. Mauro and M. Bassi and V. Schmitt and X. Jehl and S. Zihlmann and R. Maurand and Y. -M. Niquet and C. B. Winkelmann and S. De Franceschi and B. Martinez and B. Brun},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.15823},
year = {2025}
}