Ge/Si 纳米线量子点中空穴自旋的强自旋-轨道相互作用与 $g$ 因子重整化
介观与纳米尺度物理
2021-01-28 v1 量子物理
摘要
自旋-轨道相互作用是自旋量子比特量子计算、拓扑非平庸态研究以及自旋电子学各种应用的核心。Ge/Si 核/壳纳米线中的空穴自旋经历的自旋-轨道相互作用被预测既强又可电学调控，使其成为这些领域研究的极具前景的平台。我们通过测量自旋阻塞输运区域内的自旋混合跃迁，实验测定了 Ge/Si 纳米线中限制于双量子点的空穴自旋的自旋-轨道相互作用强度。我们发现自旋-轨道长度极短，约为 65 nm，与量子点长度和点间距相当。我们额外观察到施加的磁场对空穴态具有显著的轨道效应，导致自旋混合跃迁能量表现出强烈的磁场依赖性。引人注目的是，连同这些轨道效应，强自旋-轨道相互作用导致 因子随磁场显著增强。所展示的强自旋-轨道相互作用与该材料体系中预测的直接 Rashba 自旋-轨道相互作用一致，有望实现自旋量子比特的超快 Rabi 振荡和高效的量子比特间相互作用，并为研究 Majorana 零模提供合适的平台。
引用
@article{arxiv.2007.04308,
title = {Strong spin-orbit interaction and $g$-factor renormalization of hole spins in Ge/Si nanowire quantum dots},
author = {F. N. M. Froning and M. J. Rančić and B. Hetényi and S. Bosco and M. K. Rehmann and A. Li and E. P. A. M. Bakkers and F. A. Zwanenburg and D. Loss and D. M. Zumbühl and F. R. Braakman},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.04308},
year = {2021}
}