空中介线性三量子点中超交换的普适调控

超交换是实现远距离自旋间长程相互作用以构建大规模量子计算的重要资源之一。近期实验已演示了由远程自旋定义的逻辑态之间的相干振荡，其耦合由中心自旋介导的超交换相互作用给出。挖掘超交换的潜力需要就其控制参数对相互作用的全面理解，而文献中仍缺乏此类认识。此处，利用全组态相互作用计算，我们研究线性三量子点器件中的双电子系统，其中左右量子点各被一个单电子占据，其自旋态定义为量子比特。全组态相互作用计算的数値性质使我们得以触及量子点约束势与电子波函数的微观细节，其中一些被著名的 Hubbard 模型所忽视，却被证明对超交换行为至关重要。我们聚焦于电荷基态为空中间量子点的失谐区间。我们发现，当左右量子点失谐对齐时，超交换可呈现非单调行为，随中间量子点失谐从正值变化到负值。我们进一步表明，左右量子点间较大的相对失谐会使原本为正（负）的超交换量级增大（减小）。我们继而给出更大左右量子点失谐下的结果。我们的结果表明，即便是线性三量子点器件中离域双电子态的简单构型，也展现出具有非平凡行为的超交换能，这可能在基于自旋的量子计算中有重要应用。