論文の概要: Modelling of planar germanium hole qubits in electric and magnetic fields

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.04795v2
• Date: Wed, 28 Aug 2024 16:29:14 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-08-29 21:50:55.875829
• Title: Modelling of planar germanium hole qubits in electric and magnetic fields
• Title（参考訳）: 電場及び磁場中における平面ゲルマニウムホール量子ビットのモデリング
• Authors: Chien-An Wang, Ercan Ekmel, Mark Gyure, Giordano Scappucci, Menno Veldhorst, Maximilian Rimbach-Russ,
• Abstract要約: 歪んだ平面ゲルマニウム量子井戸のホールベースのスピン量子ビットは、かなりの注目を集めている。 我々はこれらのホールスピン量子ビットをホストするヘテロ構造のシミュレーションを行う。 平面外磁界に対するスイートスポット, 電荷ノイズの影響を受けにくい操作点が, 急激な大きさの電場にシフトしていることが判明した。
• 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: Hole-based spin qubits in strained planar germanium quantum wells have received considerable attention due to their favourable properties and remarkable experimental progress. The sizeable spin-orbit interaction in this structure allows for efficient qubit operations with electric fields. However, it also couples the qubit to electrical noise. In this work, we perform simulations of a heterostructure hosting these hole spin qubits. We solve the effective mass equations for a realistic heterostructure, provide a set of analytical basis wave functions, and compute the effective g-factor of the heavy-hole ground-state. Our investigations reveal a strong impact of highly excited light-hole states located outside the quantum well on the g-factor. We find that sweet spots, points of operations that are least susceptible to charge noise, for out-of-plane magnetic fields are shifted to impractically large electric fields. However, for magnetic fields close to in-plane alignment, partial sweet spots at low electric fields are recovered. Furthermore, sweet spots with respect to multiple fluctuating charge traps can be found under certain circumstances for different magnetic field alignments. This work will be helpful in understanding and improving coherence of germanium hole spin qubits.
• Abstract（参考訳）: 歪んだ平面ゲルマニウム量子井戸のホールベースのスピン量子ビットは、その好ましい性質と顕著な実験的進歩のためにかなりの注目を集めている。 この構造における大きなスピン軌道相互作用は、電場による効率的な量子ビット演算を可能にする。 しかし、量子ビットを電気ノイズに結合する。 本研究では、これらのホールスピン量子ビットを包含するヘテロ構造のシミュレーションを行う。 現実的なヘテロ構造に対する有効質量方程式を解き、解析的基底波動関数のセットを提供し、重孔基底状態の有効g因子を計算する。 我々の研究は、量子井戸の外にある非常に励起的な光ホール状態がg因子に強い影響を与えることを明らかにしている。 平面外磁界に対するスイートスポット, 電荷ノイズの影響を受けにくい操作点が, 急激な大きさの電場にシフトしていることが判明した。 しかし、面内アライメントに近い磁場では、低電界における部分的なスイートスポットが回収される。 さらに、磁場アライメントの異なる状況下では、複数のゆらぎ電荷トラップに対するスイートスポットを見つけることができる。 この研究はゲルマニウムホールスピン量子ビットのコヒーレンスを理解するのに役立つ。

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