面内磁场下平面 Ge 空穴自旋量子比特的电学操控
介观与纳米尺度物理
2023-12-08 v1
摘要
在这项工作中，我们提出了面内磁场下平面 Ge 空穴量子点中自旋物理的全面理论，其中轨道项在量子比特物理中起主导作用，并与电驱动自旋共振角依赖性的实验测量作了简要比较。我们将理论分析集中于电学自旋操控、声子诱导弛豫以及相干甜点的存在性。我们发现磁场方向的选择对空穴自旋量子比特的性质有显著影响。此外，尽管 Schrieffer-Wolff 近似可以描述电子偶极自旋共振（EDSR），但它不能捕捉量子比特相干性背后的基本自旋动力学。具体而言，我们发现：(i) 面内磁场下的 EDSR 随磁场强度非线性变化，且比垂直磁场下更弱；(ii) 当交流电场与磁场平行对齐时 EDSR Rabi 频率最大，二者垂直时消失；(iii) 在实验所用磁场下，Rabi 比 （即单位弛豫时间内的 EDSR 门操作次数）预计高达 ；(iv) 轨道磁场项使压缩量子点中的面内 因子具有强各向异性，与实验测量极为吻合；(v) 面内磁场下不存在相干甜点，因为轨道磁场项使量子比特暴露于缺陷电场的所有分量。这些发现将为实验设计 Ge 中超快、高相干空穴自旋量子比特提供指导。
引用
@article{arxiv.2307.01451,
title = {Electrical operation of planar Ge hole spin qubits in an in-plane magnetic field},
author = {Abhikbrata Sarkar and Zhanning Wang and Mathew Rendell and Nico W. Hendrickx and Menno Veldhorst and Giordano Scappucci and Mohammad Khalifa and Joe Salfi and Andre Saraiva and A. S. Dzurak and A. R. Hamilton and Dimitrie Culcer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.01451},
year = {2023}
}