界面台阶存在下硅量子点中谷动力学调控

近期硅纳米结构上的实验在实现可扩展、长寿命量子信息处理方面取得了突破。谷自由度在这些器件中起着基础作用，硅量子点的两个最低能电子态可形成谷量子比特。本工作中，我们展示了硅/势垒界面处单原子高的台阶引起量子比特与面内电场的强相互作用，并分析了这种增强相互作用对量子比特动力学的影响。量子比特态的电荷密度被界面台阶以不同方式扭曲，允许通过谷到电荷转换进行非破坏性量子比特读取。栅极诱导的面内电场与界面台阶一起使得能够通过电驱动谷共振快速控制谷量子比特。我们计算了单量子比特和双量子比特门时间，以及弛豫和退相干时间，并给出了门时间远短于弛豫时间且退相干减小的参数范围的预测。