論文の概要: Switching between relaxation hotspots and coldspots in disordered spin qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.00716v1
• Date: Mon, 3 May 2021 09:48:58 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-04-01 17:58:20.730055
• Title: Switching between relaxation hotspots and coldspots in disordered spin qubits
• Title（参考訳）: 乱れたスピン量子ビットにおける緩和ホットスポットとコールドスポットの切り替え
• Authors: Amin Hosseinkhani and Guido Burkard
• Abstract要約: 我々の理論は谷依存の双極子行列要素、谷分割、スピン-バレー結合の発見にどのように利用できるかを示す。 我々は、シリコンバレーの自由度がSiスピン量子ビットの利点として利用できると主張している。
• 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: We develop a valley-dependent envelope function theory that can describe the effects of arbitrary configurations of interface steps and miscuts on the qubit relaxation time. For a given interface roughness, we show how our theory can be used to find the valley-dependent dipole matrix elements, the valley splitting, and the spin-valley coupling as a function of the electromagnetic fields in a Si/SiGe quantum dot spin qubit. We demonstrate that our theory can quantitatively reproduce and explain the result of experimental measurements for the spin relaxation time with only a minimal set of free parameters. Investigating the sample dependence of spin relaxation, we find that at certain conditions for a disordered quantum dot, the spin-valley coupling vanishes. This, in turn, completely blocks the valley-induced qubit decay. We show that the presence of interface steps can in general give rise to a strongly anisotropic behavior of the spin relaxation time. Remarkably, by properly tuning the gate-induced out-of-plane electric field, it is possible to turn the spin-valley hotspot into a ``coldspot" at which the relaxation time is significantly prolonged and where the spin relaxation time is additionally first-order insensitive to the fluctuations of the magnetic field. This electrical tunability enables on-demand fast qubit reset and initialization that is critical for many quantum algorithms and error correction schemes. We, therefore, argue that the valley degree of freedom can be used as an advantage for Si spin qubits.
• Abstract（参考訳）: 谷依存性エンベロープ関数論は, 界面ステップやミスカットの任意の構成がキュービット緩和時間に与える影響を記述できる。 与えられた界面粗さに対して、我々の理論は、Si/SiGe量子ドットスピン量子ビットにおける電磁場の関数として、谷依存の双極子行列要素、谷分割、スピン-バレー結合を見つけるためにどのように使用できるかを示す。 本理論は、自由パラメータの最小セットのみを用いてスピン緩和時間の実験的測定結果を定量的に再現し、説明できることを実証する。 スピン緩和のサンプル依存性を調べると、不規則な量子ドットのある条件下ではスピン-バレー結合は消滅する。 これは、バレーによって引き起こされるクビット崩壊を完全に阻止する。 一般に界面ステップの存在はスピン緩和時間の強い異方性挙動を生じさせることが示されている。 注目すべきことに、ゲート誘起外界電界を適切に調整することにより、スピンバレーホットスポットを「コールドスポット」に変換して、緩和時間が著しく長く、スピン緩和時間が磁場の変動に敏感であるようにすることができる。 この電気チューナビリティは、多くの量子アルゴリズムや誤り訂正スキームにとって重要なオンデマンドの高速量子ビットリセットと初期化を可能にする。 したがって、我々はシリコンバレーの自由度をsiスピン量子ビットの利点として利用できると主張する。

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