绝热电子在量子点间转移中电荷噪声与声子耦合的相互作用

在基于量子点自旋量子比特的架构中，量子信息的长距离转移对其可扩展性是必要的。实现这一目标的一种方式是简单地在两种量子寄存器之间移动电子。当点间能量失谐被绝热改变时，可对电子通过隧穿耦合量子点链的输运进行精确控制。然而，输运的确定性受到被转移电子与热库耦合的威胁：电场涨落与晶格振动的来源。我们从理论上分析了电子在两种量子点间的转移如何受到电子-声子散射以及与失谐和隧穿耦合中 $1/f$ 和约翰逊电荷噪声源相互作用的影响。结果表明，在硅量子点中电子-声子散射无关紧要，而电荷噪声与朗道-齐纳效应之间的竞争导致存在最优失谐扫描速率，此时遗留电子的概率最小。另一方面，在 GaAs 量子点中，与声子的耦合足够强，使得声子辅助的点间转移过程主导了电荷噪声的影响。遗留电子的概率随后单调依赖于失谐扫描速率，且对于慢扫描可获得远小于硅中的值。然而，在计入为保持电子自旋相干性而对转移时间施加的限制后，GaAs 与 Si 基双量子点中遗留电子的最小概率竟属同一量级。将其降至 $10^{-3}$ 以下需要温度 $\leq \! 100$ mK 且隧穿耦合高于 $20$ $\mu$eV。