利用室温磁场优化德国铅穿孔自旋量子比特
量子物理
2025-07-08 v1 介观与纳米尺度物理
材料科学
应用物理
摘要
德国铅自旋量子比特表现出强自旋轨道相互作用，这使得高保真度量子比特控制成为可能，但也导致对磁场高度依赖。常用的超导向量磁场旨在最小化超精密相互作用并最大化自旋控制，但这会牺牲样品空间，挑战量子比特的可扩展性。本文探讨了使用位于低温箱外部的永磁体作为替代方案。我们以混合模式运行，结合内部磁体和外部磁体，发现可以对磁场进行细调至平面方向。我们获得了量子比特去相位时间 T2*=13 微秒，Hahn 脉冲时间 T2H=88 微秒，平均单个量子比特 Clifford 门保真度超过 99.9%，从而得出结论，室温磁体允许实现高性能量子比特。此外，我们仅使用外部磁体探测量子比特共振频率，关闭内部超导磁体。我们的ethods 可能用于扩展半导体量子比特，并利用增加的样品空间集成低温控制电路和线路，以推进大规模量子处理器的实现。
引用
@article{arxiv.2507.03390,
title = {Optimising germanium hole spin qubits with a room-temperature magnet},
author = {Cecile X. Yu and Barnaby van Straaten and Alexander S. Ivlev and Valentin John and Stefan D. Oosterhout and Lucas E. A. Stehouwer and Francesco Borsoi and Giordano Scappucci and Menno Veldhorst},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.03390},
year = {2025}
}