硅施主与量子点间耦合的谷滤波与空间映射

交换耦合是基于自旋的量子技术的关键要素，因为它可用于纠缠自旋量子比特并创建逻辑自旋量子比特。然而，硅中电子谷自由度对交换相互作用的影响目前是重要的开放问题。在此，我们研究谷对耦合施主/量子点系统中交换的影响，该系统是最近提出的鲁棒量子信息处理方案的基本构建模块。利用扫描隧道显微镜针尖以亚纳米精度定位量子点，我们发现一种近乎单调的交换特征，其中与谷自由度相关的晶格非周期调制占交换的比例小于 2\%。由此我们得出结论：保持施主 $\pm x$ 和 $\pm y$ 谷指数的谷内隧穿过程被滤除出与 $\pm z$ 谷量子点的相互作用，且电子谷指数改变的 $\pm x$ 和 $\pm y$ 谷间过程较弱。辅以交换随施主深度的紧束缚计算，所展示的施主/量子点交换的静电可调性可用于补偿剩余的谷内 $\pm z$ 振荡，从而在高度相干施主自旋阵列中实现均匀相互作用。