将单电子自旋耦合至微波谐振器：控制横向与纵向耦合
介观与纳米尺度物理
2016-10-18 v3 量子物理
摘要
微波频段超导谐振器非常适合执行色散量子比特读出、介导双量子比特门以及在遥远量子系统之间穿梭状态。这些应用的先决条件是量子比特与谐振器的强耦合。通过关联自旋和轨道自由度，可以实现电子自旋量子比特与微波谐振器之间的强耦合。这种关联可以通过将双量子点中的单电子与附近纳米磁体产生的空间非均匀磁场进行 Zeeman 耦合来实现。在本文中，我们考虑了这样一种器件，并利用实际参数估计自旋-谐振器耦合约为 ~ 1 MHz。此外，通过真实模拟，我们表明，将双量子点相对于纳米磁体进行精确放置，可以在纯纵向耦合（与裸自旋 Hamilton 量对易）和纯横向（非自旋守恒）耦合之间进行选择。此外，我们提出了减轻该耦合方案中引入的退相干和弛豫通道的方法。该分析为实现微波谐振器与 GaAs 双量子点中单电子自旋之间保真度高于 90% 的相干态转移提供了明确途径。改进的动力学解耦序列、低噪声环境以及更长寿命的微波腔模式有望在不久的将来带来显著更高的保真度。
引用
@article{arxiv.1606.04736,
title = {Coupling a single electron spin to a microwave resonator: Controlling transverse and longitudinal couplings},
author = {Félix Beaudoin and Dany Lachance-Quirion and W. A. Coish and Michel Pioro-Ladrière},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.04736},
year = {2016}
}
备注
Version published in Nanotechnology: Focus issue on quantum information processing. 13 pages, 4 figures