硅中的过渡金属杂质：半导体量子比特的计算搜索
材料科学
2022-08-23 v2 量子物理
摘要
半导体为实现量子比特的物理实现提供了有前景的平台，但其广泛采用目前受限于有限的可扩展性和/或极低的工作温度。借鉴金刚石中的氮-空位中心，我们的目标是寻找晶体硅中等效的光学活性点缺陷中心，这有望在可扩展性和与经典器件集成方面具备优势。硅中的过渡金属（TM）杂质是常见的顺磁性深能级缺陷，但考虑广义Koopmans条件的整个3系列的综合理论研究尚属空白。我们应用HSE06(+U)方法考察它们作为光学活性自旋量子比特的潜力，并识别出七个在硅带隙内具有光学允许的三重态-三重态跃迁的TM杂质。这些结果为面向量子传感、具有更高工作温度的硅基量子比特迈出了第一步。此外，这些点缺陷可促成硅基量子比特中的自旋-光子接口以及用于中红外自由空间通信的器件。
引用
@article{arxiv.2105.05927,
title = {Transition metal impurities in Silicon: Computational search for a semiconductor qubit},
author = {Cheng-Wei Lee and Meenakshi Singh and Adele Tamboli and Vladan Stevanović},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.05927},
year = {2022}
}