論文の概要: Strong electron-electron interactions in Si/SiGe quantum dots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2105.10645v2
- Date: Tue, 25 May 2021 17:18:30 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-30 03:14:27.143311
- Title: Strong electron-electron interactions in Si/SiGe quantum dots
- Title（参考訳）: Si/SiGe量子ドットにおける強電子-電子相互作用
- Authors: H. Ekmel Ercan, S. N. Coppersmith, Mark Friesen
- Abstract要約: ゼロ磁場下でSiGe/Si/SiGe量子井戸で形成される静電閉じ込め量子ドット中の2電子波動関数について検討した。
我々の計算は、弱い閉じ込めによって引き起こされる強い電子-電子相互作用は、低層一重項励起エネルギーを著しく抑制できることを示している。
これらの結果は、予測可能な性質を持つ量子ドット量子ビットの設計と製造に重要な意味を持つ。
- 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: Interactions between electrons can strongly affect the shape and
functionality of multi-electron quantum dots. The resulting charge
distributions can be localized, as in the case of Wigner molecules, with
consequences for the energy spectrum and tunneling to states outside the dot.
The situation is even more complicated for silicon dots, due to the interplay
between valley, orbital, and interaction energy scales. Here, we study
two-electron wavefunctions in electrostatically confined quantum dots formed in
a SiGe/Si/SiGe quantum well at zero magnetic field, using a combination of
tight-binding and full-configuration-interaction (FCI) methods, and taking into
account atomic-scale disorder at the quantum well interface. We model dots
based on recent qubit experiments, which straddle the boundary between strongly
interacting and weakly interacting systems, and display a rich and diverse
range of behaviors. Our calculations show that strong electron-electron
interactions, induced by weak confinement, can significantly suppress the
low-lying, singlet-triplet (ST) excitation energy. However, when the
valley-orbit interactions caused by interfacial disorder are weak, the ST
splitting can approach its noninteracting value, even when the
electron-electron interactions are strong and Wigner-molecule behavior is
observed. These results have important implications for the rational design and
fabrication of quantum dot qubits with predictable properties.
- Abstract（参考訳）: 電子間の相互作用は多電子量子ドットの形状と機能に強く影響を与える。
結果として生じる電荷分布は、ウィグナー分子の場合のように、ドット外の状態へのエネルギースペクトルとトンネルの影響によって局所化することができる。
シリコンバレー、軌道、相互作用エネルギースケールの間の相互作用のため、シリコンドットの状況はさらに複雑である。
本稿では,SiGe/Si/SiGe量子井戸にゼロ磁場で形成される静電閉じ込め量子ドットの2電子波動関数について,強結合法とフル構成相互作用法(FCI)法を組み合わせて検討し,量子井戸界面における原子スケール障害を考慮した。
我々は、強い相互作用と弱い相互作用を持つシステムの境界にまたがる最近の量子ビット実験に基づいてドットをモデル化し、リッチで多様な振る舞いを示す。
我々の計算は、弱い閉じ込めによって誘導される強い電子-電子相互作用は、低い起伏の一重項励起エネルギー(ST)を著しく抑制できることを示している。
しかし、界面障害による谷-軌道相互作用が弱い場合、ST分割は電子-電子相互作用が強く、ウィグナー-分子の挙動が観察される場合でも、その非相互作用値に近づく。
これらの結果は、予測可能な性質を持つ量子ドット量子ビットの設計と製造に重要な意味を持つ。
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