論文の概要: Universal control of superexchange in linear triple quantum dots with an
empty mediator
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2203.15521v2
- Date: Wed, 5 Jul 2023 23:15:14 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-07-07 18:49:23.213010
- Title: Universal control of superexchange in linear triple quantum dots with an
empty mediator
- Title（参考訳）: 空媒質を持つ線形三重量子ドットにおける超交換の普遍制御
- Authors: Guo Xuan Chan, Peihao Huang, Xin Wang
- Abstract要約: 左点と右点をそれぞれ1つの電子で占有する線形三重量子ドット装置における2電子系について検討した。
線形三重量子ドットデバイスにおける非局在化二電子状態の簡単な構成でさえ、非自明な振る舞いで超交換エネルギーを示すことが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 6.211541620389987
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Superexchange is one of the vital resources to realize long-range interaction
between distant spins for large-scale quantum computing. Recent experiments
have demonstrated coherent oscillations between logical states defined by
remote spins whose coupling is given by the superexchange interaction mediated
by central spins. Excavating the potential of superexchange requires a full
understanding of the interaction in terms of control parameters, which is still
lacking in literature. Here, using full configuration interaction calculations,
we study a two-electron system in a linear triple-quantum-dot device in which
the left and right dots are occupied by a single electron each, whose spin
states are defined as qubits. The numerical nature of the full configuration
interaction calculations allows access to the microscopic details of the
quantum-dot confining potential and electronic wavefunctions, some of which are
overlooked in the celebrated Hubbard model but turn out to be critical for the
behavior of superexchange. We focus on the detuning regime where the charge
ground state yields an empty middle dot. We have found that, when the detunings
at the left and right dots are leveled, the superexchange can exhibit a
non-monotonic behavior which ranges from positive to negative values as a
function of the middle-dot detuning. We further show that a larger relative
detuning between the left and right dots causes the magnitude of the
superexchange to increase (decrease) for an originally positive (negative)
superexchange. We then proceed to show the results for a much larger left-right
dot detuning. Our results suggest that even a simple configuration of
delocalized two-electron states in a linear triple-quantum-dot device exhibits
superexchange energy with non-trivial behaviors, which could have important
applications in spin-based quantum computing.
- Abstract（参考訳）: 超交換は、大規模量子コンピューティングのための遠方スピン間の長距離相互作用を実現するための重要な資源の1つである。
最近の実験では、中心スピンを介する超交換相互作用によって結合が与えられる遠隔スピンによって定義される論理状態間のコヒーレントな振動が示されている。
超交換の可能性の発掘には、まだ文献に欠けている制御パラメータの観点からの相互作用の完全な理解が必要である。
そこで,完全配置相互作用計算を用いて,左右の点を単一の電子で占める線形三重量子ドットデバイスにおいて,スピン状態が量子ビットとして定義される2電子系について検討する。
完全な構成の相互作用計算の数値的性質は、量子ドット閉じ込めポテンシャルと電子波動関数の顕微鏡的詳細へのアクセスを可能にする。
我々は、電荷基底状態が空の中間点を生じるゆるやかな状態に焦点をあてる。
左点と右点のデチューニングのレベルが上がると、超交換は正値から負値までの非単調な振る舞いを中間ドットデチューニングの関数として表すことができることがわかった。
さらに、左点と右点の間の相対差が大きいと、元の正の(負の)超交換に対して超交換の規模が大きくなる(減少)ことが示される。
そして、さらに大きな左側のドットのデチューニングの結果を示します。
線形3量子ドットデバイスにおける非局在化2電子状態の簡単な構成でさえ、非自明な振る舞いを持つ超交換エネルギーを示し、スピンベースの量子コンピューティングにおいて重要な応用が期待できる。
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