约束驱动埋层硅量子阱中 4K 以上的谷劈裂

控制量子系统的能量尺度对于定义稳健的量子比特至关重要。在硅自旋量子比特中，近乎简并的导带谷会从单自旋计算基态产生泄漏通道，对扩展和基于穿梭的架构构成挑战。在这里，我们测量了共同设计用于低无序和高谷劈裂的埋层硅量子阱中单电子自旋量子比特的相关能量尺度。在平均轨道能量为 2.4(2) meV 的四个量子点线性阵列中，我们报告了平均单电子谷劈裂为 0.40(6) meV，平均双电子单重态-三重态劈裂为 0.24(7) meV。在三个点中，我们观察到谷劈裂与轨道能量之间存在强相关性，平均线性系数约为 $\approx 0.22$ (meV/meV)，表明静电约束可以将谷劈裂增加数百微电子伏特。相比之下，剩余的点表现出最高的谷劈裂 0.76(2) meV 和低相关性，表明其具有优异的自旋量子比特操作特性。我们的发现表明，可以利用埋层量子阱中的强约束来有效增强谷劈裂，从而为在低无序异质结构中实现基于穿梭和稀疏占据的架构建立一条可行路径。