锗空穴纳米线中增强的轨道磁场效应
介观与纳米尺度物理
2022-12-21 v2 量子物理
摘要
空穴半导体纳米线（NW）因其强自旋轨道相互作用（SOI）而成为承载自旋量子比特和拓扑量子比特马约拉纳束缚态的有前景平台。这些系统的性质强烈依赖于截面设计、应变以及外部电场和磁场。本文中，我们详细分析了 SOI 和 因子对轨道磁场的依赖性。我们聚焦于沿纳米线轴向排列的磁场，其中轨道效应增强并导致有效 因子重整化高达 ，即使在小磁场值下也是如此。我们给出了锗纳米线中空穴的精确解析解，并推导了有效的低能模型，使我们能够研究垂直于纳米线施加的电场效应。我们还详细讨论了在不同架构（包括 Ge/Si 核/壳纳米线、平面 Ge 中门定义的一维通道以及弯曲 Ge 量子阱）中应变、生长方向和高能价带的作用。在沿 方向生长的核/壳纳米线中， 因子可比其他生长方向大一倍，这使得该生长方向有利于马约拉纳束缚态。弯曲 Ge 量子阱也具有大有效 因子和强 SOI，同样理想于承载马约拉纳束缚态。引人注目的是，由于这些量独立于电场，编码在弯曲量子阱中的空穴自旋量子比特在良好近似下不受电荷噪声影响，显著提升了其相干时间。
引用
@article{arxiv.2207.12050,
title = {Enhanced orbital magnetic field effects in Ge hole nanowires},
author = {Christoph Adelsberger and Stefano Bosco and Jelena Klinovaja and Daniel Loss},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.12050},
year = {2022}
}