Ge 量子点中自旋动力学的设计与优化：g 因子调制、几何引起的失相甜点点及声子诱导的松弛
介观与纳米尺度物理
2026-04-23 v3 量子物理
摘要
通过改变约束势型并驱动不同约束 regime 之间的跃迁，可用于工程化 Ge 孪晶体量子点中的自旋动力学。本文表明，这些跃迁显著改变波函数局域化、重空穴/轻空穴混合以及有效垂直电场，从而导致显著的 g 因子调制和几何引起的失相甜点点 (geometry-induced dephasing sweet spots)，在这些点上，量子比特对垂直电场波动的一级不敏感。我们进一步发现，声子诱导的自旋松弛对器件尺寸和偏置有强烈依赖，T1 随磁场呈 B-9 级比例，符合 Rashba 主导的重空穴自旋动力学。这些结果基于包含应变 Si0.2Ge0.8/Ge 栅栏定义空穴自旋量子比特的三维仿真框架获得，综合了真实电荷分布与四带 Luttinger-Kohn 哈密顿量。与简化的对称约束模型不同，该方法捕获了非对称波函数再分配、g 张量各向异性以及真实器件中耦合的电荷与自旋响应。我们的结果表明，栅栏图案和偏置设计是优化 Ge 空穴自旋量子比特自旋相干性的实用工具。
引用
@article{arxiv.2509.10731,
title = {Design and Optimization of Spin Dynamics in Ge Quantum Dots: g-Factor Modulation, Geometry-Induced Dephasing Sweet Spots, and Phonon-Induced Relaxation},
author = {Ngoc Duong and Daryoosh Vashaee},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.10731},
year = {2026}
}