在宽带隙二元半导体中设计基于缺陷的量子比特候选体系用于固态量子技术
介观与纳米尺度物理
2017-12-20 v1
摘要
开发新型量子比特是拓展固态量子信息科学与技术范围的关键。利用第一性原理计算，我们提出大金属离子-空位复合体是两种二元晶体——4H-SiC 和 w-AlN 中很有前景的量子比特候选体系。特别地，我们发现中性 Hf-空位和 Zr-空位复合体的形成在这两种固体中均能量有利；这些缺陷具有自旋三重态基态，其电子结构类似于金刚石 NV 中心和 SiC 双空位。有趣的是，它们表现出不同的自旋-应变耦合特性，且重金属离子的性质可能允许在期望的晶格位置轻松注入缺陷，并确保对缺陷扩散的稳定性。为了支持未来对所提出缺陷的实验鉴定，我们报告了对其光学零声子线、零场分裂和超精细参数的预测。本文确定的缺陷设计概念可推广至其他二元半导体，以促进新型固态量子比特的探索。
引用
@article{arxiv.1709.09818,
title = {Designing defect-based qubit candidates in wide-gap binary semiconductors for solid-state quantum technologies},
author = {Hosung Seo and He Ma and Marco Govoni and Giulia Galli},
journal= {arXiv preprint arXiv:1709.09818},
year = {2017}
}
备注
23 pages, 5 figures, 6 tables, Supplementary Information is added at the end