有限磁场下由超导链路介导的自旋量子比特间长程交换相互作用
介观与纳米尺度物理
2021-01-27 v1 量子物理
摘要
固态自旋量子比特因其长相干时间和易于电学操控，是实现量子计算机的有希望的候选者。然而，用于纠缠门的自旋-自旋相互作用范围有限，因为它们通常依赖于相邻量子点之间的隧穿。这严重制约了可扩展性。扩展相互作用范围的方案通常聚焦于量子点之间的相干电子输运或扩展耦合范围。在此，我们研究了一种利用超导体作为量子媒介来实现这种扩展的装置。由于其能隙，超导体有效地充当了长隧穿势垒。我们分析了自旋轨道(SO)耦合、外磁场和超导体几何结构的影响。我们表明，尽管由SO耦合引起的量子点与超导体之间的自旋不守恒隧穿不影响交换相互作用，但超导体内的强SO散射是有害的。此外，我们发现外加磁场会减弱交换相互作用的强度。幸运的是，超导链路的几何结构为优化相互作用范围提供了很大空间，从二维薄膜到准一维条带可获得超过一个数量级的增益。我们估计，对于弱SO耦合的超导体（例如铝），在约100 mT量级的磁场下，该装置可实现微米尺度范围内高达100 MHz的交换速率。
引用
@article{arxiv.2009.05775,
title = {Long-range exchange interaction between spin qubits mediated by a superconducting link at finite magnetic field},
author = {Lucia Gonzalez Rosado and Fabian Hassler and Gianluigi Catelani},
journal= {arXiv preprint arXiv:2009.05775},
year = {2021}
}