由光子晶体腔辅助的高效单态-三重态自旋量子比特到光子接口建模
光学
2023-10-31 v1 量子物理
摘要
借助光子量子比特实现远距离半导体自旋量子比特间的高效互联，将为未来量子通信应用带来令人振奋的新前景。本文中，我们优化了一种新型单态-三重态自旋量子比特与光子量子比特之间接口的提取效率。该接口基于 220 nm 厚的 GaAs/AlGaAs 异质结构薄膜，由以下部分构成：一个支持单态-三重态量子比特的栅极定义双量子点（GDQD）、一个由栅极定义激子陷阱构成的光学活性量子点（OAQD）、一个提供面内光学限制并高效耦合至理想自由空间高斯光束、同时容纳 GDQD 与 OAQD 栅极布线的光子晶体腔，以及一个用于回收光子并提高光学提取效率的底部金反射镜。所有关键组件均可通过在 GaAs/AlGaAs 异质结构薄膜上光刻定义并确定性制备，这极大提升了片上集成的可扩展性。根据我们的模拟，在假设反射镜与薄膜间由 SiO2 中间层填充的情况下，该接口向自由空间高斯光束的总体耦合效率为 28.7%。若将该 SiO2 中间层在光子晶体下方进行底切，性能可进一步提升；此时总体效率计算为 48.5%。
引用
@article{arxiv.2310.18690,
title = {Modeling of an efficient singlet-triplet spin qubit to photon interface assisted by a photonic crystal cavity},
author = {Kui Wu and Sebastian Kindel and Thomas Descamps and Tobias Hangleiter and Jan Christoph Müller and Rebecca Rodrigo and Florian Merget and Hendrik Bluhm and Jeremy Witzens},
journal= {arXiv preprint arXiv:2310.18690},
year = {2023}
}