相位驱动 Andreev 自旋量子比特直接操控的机遇

在约瑟夫森结中，库珀对从一个超导体转移到另一个超导体的过程可以与 Andreev 束缚态的形成相关联。在由半导体纳米线构成的约瑟夫森结中，由于自旋轨道耦合的存在以及两个超导电极之间的有限相位差，这些 Andreev 态的自旋简并可以被打破。自旋简并的消除为实现不需要施加强磁场的 Andreev 自旋量子比特开辟了道路。迄今为止，这些量子比特的操控依赖于涉及两个微波信号和第三个 Andreev 态的拉曼过程 [M. Hays et al., Science 373, 430 (2021)]。尽管如此，纳米线中保持时间反演对称性的杂质允许自旋翻转散射过程。本文利用散射矩阵形式论，证明了这些过程一般会耦合具有相反自旋的 Andreev 态。特别是，它们之间非零的电流矩阵元允许对相位驱动的 Andreev 自旋量子比特进行直接操控，从而避免了使用上述拉曼过程。