量子比特速度与相干性的无折衷提升
介观与纳米尺度物理
2025-08-21 v3
摘要
在领先的量子比特平台中，普遍存在一个权衡：增加相干性是以牺牲操作速度为代价的，这反映了保护量子比特免受其嘈杂环境影响同时也限制了对其的控制这一观念。这种速度-相干性困境限制了各种技术中量子比特的性能。在此，我们展示了一个在Ge/Si核/壳纳米线中的空穴自旋量子比特，其拉比频率提高了三倍，同时其Hahn回波相干时间延长了四倍，将品质因子提升了一个数量级以上。这是通过直接Rashba自旋-轨道相互作用实现的，该相互作用源于二维强约束下的重空穴-轻空穴混合。调节栅极电压使这种相互作用达到峰值，提供了最大的驱动速度以及一个量子比特受到电荷噪声最优保护的点，从而使速度和相干性能够同步提升。我们的概念验证表明，精心的点设计可以克服一个长期存在的限制，为构建高性能、容错的量子比特提供了一种新方法。
引用
@article{arxiv.2402.07313,
title = {Compromise-Free Scaling of Qubit Speed and Coherence},
author = {Miguel J. Carballido and Simon Svab and Rafael S. Eggli and Taras Patlatiuk and Pierre Chevalier Kwon and Jonas Schuff and Rahel M. Kaiser and Leon C. Camenzind and Ang Li and Natalia Ares and Erik P. A. M Bakkers and Stefano Bosco and J. Carlos Egues and Daniel Loss and Dominik M. Zumbühl},
journal= {arXiv preprint arXiv:2402.07313},
year = {2025}
}
备注
Main: 9 pages with 3 display items including references and methods; Supplementary: 17 pages with 10 display items including references