通过馈入外部电流实现自旋涡旋诱导环流能级的分裂

自旋涡旋诱导环流（SVILC）是一种纳米尺度的环流，据预测存在于空穴掺杂铜基超导体体相的 CuO$_2$ 平面内。它是一种由波函数相关的拓扑缠绕数保护的持续环流。它存在于由以掺杂空穴为中心的巡游电子所创造的自旋涡旋周围。每个 SVILC 的方向可为顺时针（缠绕数为 -1）或逆时针（缠绕数为 +1），而无电流时的缠绕数（缠绕数为零）因波函数对电子坐标的单值性要求而被禁止。最近，理论上已证明这一自由度可用于量子比特。通过馈入外部电流实现相邻量子比特的耦合已被确认可行。这意味着使用馈入外部电流的 SVILC 量子比特纳米尺度耦合器是可实现的。SVILC 量子比特耦合器的大小可与囚禁离子量子比特相当或更小。SVILC 量子比特的耦合器尺寸由 CuO$_2$ 平面内自旋涡旋的范围与电流分布决定，因此可通过馈入外部电流和替换势垒原子中的 Cu 原子来调节。而囚禁离子量子比特的耦合器尺寸受限于发生联合振动的距离或相对于坐标的激光范围。本工作中，我们展示了通过三个 SVILC 量子比特系统的外部馈入电流实现能级分裂。这意味着可实现纳米尺度量子比特微分器，并可切断静磁场带来的噪声，这可能使得利用 SVILC 量子比特实现完全容错量子计算机成为可能。此外，还展示了其进一步微型化的可能性。