双量子点类 FinFET 结构中交换耦合效应的模拟
量子物理
2026-07-09 v1
摘要
通过利用 GPU 加速的薛定谔-泊松（SP）求解器，我们表征了在类似于真实实验结构的 5 栅硅鳍式场效应晶体管（FinFET）内形成的双量子点（DQD）系统中的空穴自旋双量子比特器件中的交换耦合。自洽 SP 模拟依赖于 3D 体积的有限差分离散化和考虑磁场和应变分布的 Luttinger-Kohn 6x6 kp 哈密顿量。它们返回栅极诱导的受限电子态和容纳 DQD 的相应静电势。这些量作为双粒子哈密顿量的输入，该哈密顿量通过组态相互作用（CI）方法由单粒子 Slater 行列式构建。通过对该双粒子哈密顿量进行对角化，获得了 DQD 系统的本征态和本征能量，以及它们的交换耦合。我们表明，我们的模拟框架使用减少数量的基态，能够再现感兴趣器件的磁电行为，正如理论预测和实验观察的那样。最后，我们利用我们的方法来确定在 Si FinFET 结构中实现的双量子比特量子逻辑门的最佳工作条件。
引用
@article{arxiv.2607.08447,
title = {Simulation of exchange coupling effects in double quantum dot FinFET-like structures},
author = {Ilan Bouquet and Alexander Maeder and Mathieu Luisier},
journal= {arXiv preprint arXiv:2607.08447},
year = {2026}
}