双层石墨烯中受自旋-谷保护的克拉默斯对

内禀的谷自由度使双层石墨烯（BLG）成为半导体量子比特的独特平台。单载流子量子点（QD）基态呈现二重简并，构成克拉默斯对的两个态具有相反的自旋和谷量子数。由于谷依赖的贝里曲率，面外磁场会打破该基态的时间反演对称性，从而可在自旋-谷子空间中编码量子比特。克拉默斯态受到保护，免受已知的自旋和谷混合机制的影响，因为混合需要同时改变这两个量子数。在此，我们在伯纳尔堆垛双层石墨烯中制备了一个可调量子点器件，并测得克拉默斯态的自旋-谷弛豫时间为 ${38~\mathrm{s}}$，比纯自旋阻塞态测得的 ${0.4~\mathrm{s}}$ 长两个数量级。我们还展示了内禀的 Kane-Mele 自旋轨道劈裂即使在零磁场下也能实现保真度超过 ${99\%}$ 的克拉默斯双重态单次读出。如果这些长寿命克拉默斯态同样具有长相干时间并能被有效操控，那么在双层石墨烯中静电定义的量子点有望作为长寿命半导体量子比特，超越自旋量子比特范式。