电路量子电动力学环境中空穴自旋翻转模式量子比特的相干性
介观与纳米尺度物理
2025-03-21 v1 量子物理
摘要
微波光子与硅中自旋量子比特之间的纠缠代表了利用半导体量子点进行量子信息处理的关键进展。这种混合自旋电路量子电动力学（cQED）已通过自旋-轨道相互作用下在双量子点中解局域化自旋，赋予其显著的电偶极矩，从而实现翻转模式（FM）自旋量子比特。尽管前景广阔，但迄今为止展示的相干特性仍不足以将 FM 自旋量子比特视为实用的单量子比特。这里，我们展示了一个耦合到高阻抗氮化铌微波谐振器用于读出的硅纳米线中的 FM 空穴自旋量子比特。我们报告了超过 100 MHz 的拉比频率和微秒量级的相干时间，从而实现了 380 的高单门保真度因子。这确立了 FM 自旋量子比特作为快速且可靠的量子比特的地位。此外，利用 FM 量子比特的大频率可调性，我们首次揭示光子效应是限制相干性的主要因素，辐射衰变是主要的弛豫通道，光子散粒噪声导致退相干。这些结果表明，优化的微波工程可以释放 FM 自旋量子比特在混合 cQED 架构中的潜力，为快速且相干的自旋量子比特提供可扩展且稳健的平台，使其与微波光子实现强耦合。
引用
@article{arxiv.2503.10788,
title = {Coherence of a hole spin flopping-mode qubit in a circuit quantum electrodynamics environment},
author = {Léo Noirot and Cécile X. Yu and José C. Abadillo-Uriel and Étienne Dumur and Heimanu Niebojewski and Benoit Bertrand and Romain Maurand and Simon Zihlmann},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.10788},
year = {2025}
}