論文の概要: SiGe quantum wells with oscillating Ge concentrations for quantum dot qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2112.09765v3
• Date: Thu, 15 Dec 2022 22:58:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-03-04 06:50:20.430485
• Title: SiGe quantum wells with oscillating Ge concentrations for quantum dot qubits
• Title（参考訳）: 量子ドット量子ビットに対する振動Ge濃度を持つSiGe量子井戸
• Authors: Thomas McJunkin, Benjamin Harpt, Yi Feng, Merritt P. Losert, Rajib Rahman, J. P. Dodson, M. A. Wolfe, D. E. Savage, M. G. Lagally, S. N. Coppersmith, Mark Friesen, Robert Joynt, and M. A. Eriksson
• Abstract要約: Si/SiGe量子井戸における量子ドットスピン量子ビットの大規模な配列は、伝導帯のミニマに関連するバレー状態の大きいまたは調節可能なエネルギー分割を必要とする。 ここでは、量子井戸内のGe濃度の振動が鍵となる新しいヘテロ構造「ウィグルウェル」を提案し、実証する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.626174194002479
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Large-scale arrays of quantum-dot spin qubits in Si/SiGe quantum wells require large or tunable energy splittings of the valley states associated with degenerate conduction band minima. Existing proposals to deterministically enhance the valley splitting rely on sharp interfaces or modifications in the quantum well barriers that can be difficult to grow. Here, we propose and demonstrate a new heterostructure, the "Wiggle Well," whose key feature is Ge concentration oscillations inside the quantum well. Experimentally, we show that placing Ge in the quantum well does not significantly impact our ability to form and manipulate single-electron quantum dots. We further observe large and widely tunable valley splittings, from 54 to 239 ueV. Tight-binding calculations, and the tunability of the valley splitting, indicate that these results can mainly be attributed to random concentration fluctuations that are amplified by the presence of Ge alloy in the heterostructure, as opposed to a deterministic enhancement due to the concentration oscillations. Quantitative predictions for several other heterostructures point to the Wiggle Well as a robust method for reliably enhancing the valley splitting in future qubit devices.
• Abstract（参考訳）: Si/SiGe量子井戸における量子ドットスピン量子ビットの大規模配列は、縮退伝導帯ミニマに関連するバレー状態の大きいまたは調節可能なエネルギー分割を必要とする。 谷の分割を決定論的に強化するための既存の提案は、成長が難しい量子井戸障壁の鋭いインターフェイスや修正に依存している。 本稿では,量子井戸内のge濃度振動を主要な特徴とする新しいヘテロ構造である「ウィグル井戸」を提案し,実証する。 実験的に、Geを量子井戸に配置することは、単一電子量子ドットの形成と操作能力に大きな影響を与えないことを示した。 我々はさらに、54から239のuevで大きく、広く調整可能な谷の分割を観察した。 強結合計算と谷分割のチューナビリティは, ヘテロ構造中のge合金の存在によって増幅されるランダム濃度変動に起因し, 濃度振動による決定論的増大とは対照的であることが示唆された。 他のいくつかのヘテロ構造に対する定量的な予測は、将来の量子ビットデバイスにおける谷の分割を確実にするロバストな方法と同様にウィグルをも示している。

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