粒子-空穴对称性保护石墨烯量子点中的自旋-谷阻塞
介观与纳米尺度物理
2023-06-19 v1 量子物理
摘要
粒子-空穴对称性在凝聚态系统拓扑相的表征中起着重要作用。它见于例如半填充的自由费米子系统，并与相对论场论中反粒子的概念密切相关。在低能极限下，石墨烯是由有效狄拉克方程描述的无隙粒子-空穴对称系统的典型例子，其中拓扑相可通过研究在保持（或破缺）对称性的情况下打开能隙的方式来理解。一个重要的例子是石墨烯的本征Kane-Mele自旋轨道能隙，它提升了自旋-谷简并度，并使石墨烯在量子自旋霍尔相中成为拓扑绝缘体，同时保持粒子-空穴对称性。在此，我们展示双层石墨烯可实现近乎完美粒子-空穴对称性的电子-空穴双量子点，其中输运通过具有相反量子数的单电子-空穴对的产生与湮灭发生。此外，我们表明该粒子-空穴对称性导致了受保护的自旋-谷单粒子阻塞。后者将允许稳健的自旋-电荷转换与谷-电荷转换，这对于自旋与谷量子比特的运行至关重要。
引用
@article{arxiv.2303.10201,
title = {Particle-hole symmetry protects spin-valley blockade in graphene quantum dots},
author = {Luca Banszerus and Samuel Möller and Katrin Hecker and Eike Icking and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Fabian Hassler and Christian Volk and Christoph Stampfer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2303.10201},
year = {2023}
}