論文の概要: Molecular formations and spectra due to electron correlations in
three-electron hybrid double-well qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2204.02243v2
- Date: Wed, 4 May 2022 05:53:37 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-02-18 05:27:55.285673
- Title: Molecular formations and spectra due to electron correlations in
three-electron hybrid double-well qubits
- Title（参考訳）: 3電子ハイブリッドダブルウェル量子ビットにおける電子相関による分子生成とスペクトル
- Authors: Constantine Yannouleas, Uzi Landman
- Abstract要約: ウィグナー分子(WMs)はGaAs非対称二重量子ドットに基づく3電子ハイブリッド量子ビットで形成される。
FCI計算は、多体波動関数のエネルギースペクトルと固有空間およびスピン構造の予測を可能にする。
FCI法は、バレートロニクスの2バンドSi/SiGeハイブリッド量子ビットに容易に拡張できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: We show that systematic full configuration-interaction (FCI) calculations
enable prediction of the energy spectra and the intrinsic spatial and spin
structures of the many-body wave functions as a function of the detuning
parameter for the case of three-electron hybrid qubits based on GaAs asymmetric
double quantum dots. Specifically, in comparison with the case of weak
interactions and treating the entire three-electron double-dot hybrid qubit as
an integral unit, it is shown that the predicted spectroscopic patterns,
originating from strong electron correlations, manifest the formation of Wigner
molecules (WMs). Signatures of WM formation include: (1) a strong suppression
of the energy gaps relative to the non-interacting-electrons modeling, and (2)
the appearance of a pair of avoided crossings arising between states associated
with two-electron occupancies in the left and right wells. The Wigner molecule
is a physical entity associated with electron localization within each well and
it cannot be captured by the previously employed independent-particle or
two-site-Hubbard theoretical modeling of the hybrid qubits. The emergence of
strong WMs is investigated in depth through the concerted use of FCI-adapted
diagnostic tools like charge and spin densities, as well as conditional
probability distributions. Furthermore, the energy spectrum as a function of
the strength of the Coulomb repulsion (at constant detuning) is calculated in
order to complement the thorough analysis of the factors contributing to WM
emergence. We report remarkable agreement with recent experimental
measurements. The present FCI methodology for multi-well quantum dots can be
straightforwardly extended to treat valleytronic two-band Si/SiGe hybrid
qubits, where the central role of the WMs was confirmed recently.
- Abstract（参考訳）: 本研究では,多体波動関数のエネルギースペクトルと固有空間およびスピン構造を,GaAs非対称量子ドットに基づく3電子ハイブリッド量子ビットの場合のデチューニングパラメータの関数として,体系的なフル構成相互作用(FCI)計算により予測できることを示す。
具体的には、弱い相互作用と3電子二重ドットハイブリッド量子ビット全体を積分単位として扱う場合と比較して、強い電子相関から生じる予測分光パターンがウィグナー分子(WM)の形成を示すことが示されている。
wm形成の署名は、(1)非相互作用電子モデリングに対するエネルギーギャップの強い抑制、(2)左右の井戸における2電子占有に関連する状態の間に生じる一対の回避された交差の出現である。
ウィグナー分子はそれぞれの井戸内の電子局在と関連した物理的実体であり、以前に採用されていた独立粒子または2点ハバード理論モデルでは捕獲できない。
電荷やスピン密度などのFCI適応診断ツールと条件付き確率分布を併用することにより,強いWMの出現を深く研究する。
さらに、wmの発生に寄与する因子の徹底的な分析を補完するために、クーロン反発の強さの関数としてのエネルギースペクトル(定調)を算出する。
我々は最近の実験結果と顕著な一致を報告した。
現在のマルチウェル量子ドットのFCI法は、バレートロニクスの2バンドSi/SiGeハイブリッド量子ビットを扱うために容易に拡張でき、最近WMsの中心的な役割が確認された。
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