锗中施主电子自旋量子比特的大 Stark 调谐
量子物理
2016-09-21 v2 介观与纳米尺度物理
摘要
半导体中的施主电子自旋因其长的相干时间及与工业制造技术的兼容性而成为优异的量子比特。尽管基于施主的量子比特技术取得了诸多进展，选择性操控单个施主电子自旋仍然困难。在此，我们表明通过将主流的半导体宿主材料（硅）替换为锗，施主电子自旋量子比特可以被电调谐超过一个系综线宽，使其兼容门可寻址的量子计算架构。利用 X 波段脉冲电子自旋共振，我们测量了锗中施主电子自旋的 Stark 效应。我们分辨了自旋轨道与超精细 Stark 移位，并发现在 0.4 T 时，自旋轨道 Stark 移位占主导地位。自旋轨道 Stark 移位具有高度各向异性，取决于电场相对于晶轴和外磁场的取向。当 Stark 移位最大化时，自旋轨道 Stark 参数比硅中大四个数量级。在特定取向上，还分辨出了超精细 Stark 效应，其大小比硅中大一个数量级。我们报道了 As 和 P 施主电子的 Stark 参数，并将其与现有理论进行了比较。我们的数据表明，锗中的 P 施主可以被调谐至少四倍的系综线宽，使锗成为一种极具吸引力的自旋量子比特新型宿主材料，相比硅具有显著优势。
引用
@article{arxiv.1606.03314,
title = {Large Stark tuning of donor electron spin quantum bits in germanium},
author = {A. J. Sigillito and A. M. Tyryshkin and J. W. Beeman and E. E. Haller and K. M. Itoh and S. A. Lyon},
journal= {arXiv preprint arXiv:1606.03314},
year = {2016}
}