論文の概要: Long-range exchange interaction between spin qubits mediated by a
superconducting link at finite magnetic field
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2009.05775v1
- Date: Sat, 12 Sep 2020 11:58:47 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-05-02 10:51:30.509842
- Title: Long-range exchange interaction between spin qubits mediated by a
superconducting link at finite magnetic field
- Title（参考訳）: 有限磁場における超伝導リンクを介するスピン量子ビット間の長距離交換相互作用
- Authors: Lucia Gonzalez Rosado, Fabian Hassler, Gianluigi Catelani
- Abstract要約: 本研究では,超伝導体を量子メディエータとして用いることにより,そのような拡張が得られるような構成について検討する。
超伝導バルク内の強いSO散乱は, ドットと超伝導体の非保存トンネルは交換相互作用に影響を与えないが, 超伝導バルク内の強いSO散乱は有害であることを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Solid state spin qubits are promising candidates for the realization of a
quantum computer due to their long coherence times and easy electrical
manipulation. However, spin-spin interactions, which are needed for entangling
gates, have only limited range as they generally rely on tunneling between
neighboring quantum dots. This severely constrains scalability. Proposals to
extend the interaction range generally focus on coherent electron transport
between dots or on extending the coupling range. Here, we study a setup where
such an extension is obtained by using a superconductor as a quantum mediator.
Because of its gap, the superconductor effectively acts as a long tunnel
barrier. We analyze the impact of spin-orbit (SO) coupling, external magnetic
fields, and the geometry of the superconductor. We show that while spin
non-conserving tunneling between the dots and the superconductor due to SO
coupling does not affect the exchange interaction, strong SO scattering in the
superconducting bulk is detrimental. Moreover, we find that the addition of an
external magnetic field decreases the strength of the exchange interaction.
Fortunately, the geometry of the superconducting link offers a lot of room to
optimize the interaction range, with gains of over an order of magnitude from a
2D film to a quasi-1D strip. We estimate that for superconductors with weak SO
coupling (\textit{e.g.}, aluminum) exchange rates of up to 100\,MHz over a
micron-scale range can be achieved with this setup in the presence of magnetic
fields of the order of 100\,mT.
- Abstract（参考訳）: 固体スピン量子ビットはその長いコヒーレンス時間と簡単な電気操作により量子コンピュータの実現に有望な候補である。
しかし、ゲートを絡むのに必要なスピンスピン相互作用は、通常隣り合う量子ドット間のトンネルに依存するため、限られた範囲しか持たない。
これはスケーラビリティを厳しく制限する。
相互作用範囲を広げる提案は、概してドット間のコヒーレントな電子輸送やカップリング範囲の拡張に焦点を当てている。
本稿では,超伝導体を量子メディエータとして用いることにより,そのような拡張が得られるような構成について検討する。
そのギャップのため、超伝導体は長いトンネル障壁として効果的に作用する。
スピン軌道(so)結合、外部磁場、超伝導体の形状の影響を解析した。
結合によるドットと超伝導体の間のスピン非保存トンネルは交換相互作用に影響を与えないが、超伝導バルク内の散乱が有害であることを示す。
さらに,外部磁場の付加は交換相互作用の強度を低下させることがわかった。
幸いなことに、超伝導リンクの幾何学は相互作用範囲を最適化する多くの余地を提供し、2dフィルムから準1dストリップまで1桁以上得ることができる。
我々は,SO結合が弱い超伝導体(例えばアルミニウム)の場合,100\,mTの磁場の存在下では,ミクロンスケールで最大100\,MHzの交換速度を達成できると推定した。
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