半导体量子点中由自旋轨道耦合与非对称约束势共同作用介导的自旋退相干机制

理解自旋退相干机制在自旋量子比特的所有潜在应用中都具有根本重要性。此处我们展示了半导体量子点中由 $1/f$ 电荷噪声引起的自旋退相干机制。自旋-电荷相互作用由自旋轨道耦合与非对称量子点约束势之间的共同作用所介导。退相干率正比于自旋轨道耦合的强度与约束势不对称的程度。对于 InSb、InAs 和 GaAs 量子点典型参数且势阱高度适中 $V_{0}=10$ meV 的情形，我们发现自旋退相干时间分别为 ${\rm T}^{*}_{2}=7$ $\mu$s、$275$ $\mu$s 和 $55$ ms。特别地，自旋退相干可通过降低势阱高度而增强。当势阱高度小至 $V_{0}=5$ meV 时，InSb、InAs 和 GaAs 量子点中的自旋退相干时间分别降至 ${\rm T}^{*}_{2}=0.38$ $\mu$s、$18$ $\mu$s 和 $9$ ms。