利用势垒调控单重态-三重态量子比特抑制电荷噪声

最近已证明，半导体双量子点中的单重态-三重态自旋量子比特可通过改变两量子点间势垒高度（“势垒调控”）来调控，与传统倾斜调控方法相比，这显著降低了电荷噪声。本文中，我们通过受带电杂质影响的双量子点的分子轨道理论计算表明，在势垒调控下系统的相对电荷噪声不仅小于倾斜调控，而且实际上随交换相互作用增大而减小。这被理解为两个因素共同导致：当两量子点对称操作时失谐噪声被大幅抑制，以及势垒降低时电子的量子点间跳跃能量增强，进而在较大交换相互作用值下降低了相对电荷噪声。我们还研究了该量子比特对不同位置带电杂质的响应，发现对于距两量子点等距的杂质，由于它们引起的失谐噪声较小，势垒调控的改善最弱，但在其他方向上则相当显著。