$\mathcal{T}$-对称性对合成自旋轨道场中自旋退相干与控制的影响

量子点中自旋量子比特的电学控制依赖于自旋轨道耦合（SOC），其可以是底层晶体晶格或异质结构固有的，也可以通过例如微磁体等外在引入。此处我们表明，本征 SOC 与微磁体引入的合成 SOC 之间的一个关键区别在于它们在时间反演下的对称性。具体而言，本征 SOC 的时间反演对称性（$\mathcal{T}$-对称性）不仅导致了已知的自旋弛豫的传统的 van Vleck 抵消，还导致了最低阶 SOC 下自旋去相位（dephasing）的消失，我们称之为“纵向自旋轨道场抵消”。另一方面，微磁体产生的合成 SOC 破缺了 $\mathcal{T}$-对称性，因此消除了“van Vleck 抵消”与“纵向自旋轨道场抵消”。换言之，自旋量子比特所经历的有效场 $\vec\Omega$ 不再依赖于量子化磁场，并且对于 $\vec\Omega$ 允许存在至 SOC 一阶的纵向分量。因此，与本征 SOC 情形相比，自旋弛豫与去相位在性质上被改变。此外，基于 $\vec\Omega$ 的电偶极自旋共振的保真度可被优化，在基于自旋的量子计算中具有潜在应用。