論文の概要: Valleytronic full configuration-interaction approach: An application to
the excitation spectra of Si double-dot qubits
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.05626v1
- Date: Thu, 11 Aug 2022 03:55:52 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-01-31 21:18:26.151334
- Title: Valleytronic full configuration-interaction approach: An application to
the excitation spectra of Si double-dot qubits
- Title（参考訳）: バレートロニックフル構成-相互作用アプローチ:Siダブルドット量子ビットの励起スペクトルへの応用
- Authors: Constantine Yannouleas, Uzi Landman
- Abstract要約: 強い電子-電子相互作用とウィグナー-分子(WM)生成がSi量子ビットのスペクトルに及ぼす影響について検討した。
我々は、$E_rm ST E_V$と$E_rm ST E_V$の2つのケースについて結果を示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: The influence of strong electron-electron interactions and Wigner-molecule
(WM) formation on the spectra of $2e$ singlet-triplet double-dot Si qubits is
presented based on a full configuration interaction (FCI) approach that
incorporates the valley degree of freedom (VDOF) in the context of the
continuous (effective mass) description of semiconductor materials. Our FCI
treats the VDOF as an isospin in addition to the regular spin. Our treatment is
able to assign to each energy curve in the qubit's spectrum a complete set of
good quantum numbers for both the spin and the valley isospin. This reveals an
underlying SU(4) $\supset$ SU(2) $\times$ SU(2) group-chain organization in the
Si double-dot spectra. With parameters in the range of actual experimental
situations, we demonstrate in a double-dot qubit that, in the (2,0) charge
configuration and compared to the expected large, and dot-size determined,
single-particle (orbital) energy gap, the strong $e-e$ interactions drastically
quench the spin-singlet$-$spin-triplet energy gap, $E_{\rm ST}$, within the
same valley, making it competitive to the small energy gap, $E_V$, between the
two valleys. We present results for both the $E_{\rm ST} < E_V$ and $E_{\rm ST}
> E_V$ cases. We investigate the spectra as a function of detuning and
demonstrate the strengthening of the avoided crossings due to a lowering of the
interdot barrier and/or the influence of valley-orbit coupling. We further
demonstrate, as a function of an applied magnetic field, the emergence of
avoided crossings in the (1,1) charge configuration due to the spin-valley
coupling. The valleytronic FCI formulated here, and implementeded for two
electrons confined in a tunable double quantum dot, offers also a most
effective tool for analyzing the spectra of Si qubits with more than two wells
and/or more than two electrons.
- Abstract（参考訳）: 半導体材料の連続(有効質量)記述の文脈において、バレー自由度(VDOF)を組み込んだフル構成相互作用(FCI)アプローチに基づいて、強い電子-電子相互作用とウィグナー-分子(WM)生成が2e$シングルトリップダブルドットSi量子ビットのスペクトルに与える影響を提示する。
我々のFCIは通常のスピンに加えてVDOFをイソスピンとして扱う。
我々の処理は、量子ビットスペクトルの各エネルギー曲線にスピンと谷のイソスピンの両方に対して良い量子数の完全な集合を割り当てることができる。
これは、Siダブルドットスペクトルにおける SU(4) $\supset$ SU(2) $\times$ SU(2) グループチェーン構造を明らかにする。
実実験条件の範囲内でのパラメータを用いて、 (2,0) 電荷配置において、予想される大小でドットサイズの単粒子(軌道)エネルギーギャップと比較して、強い$e-e$相互作用がスピン-シングレット$-$スピン-トリップレットエネルギーギャップ、$E_{\rm ST}$と、同じ谷内におけるスピン-シングレット$-$スピン-トリップレットエネルギーギャップ、$E_{\rm ST}$を劇的に焼成し、2つの谷間の小さなエネルギーギャップである$E_V$と競合することを示す。
E_{\rm ST} < E_V$ と $E_{\rm ST} > E_V$ のケースに対する結果を示す。
スペクトルをデチューニングの関数として検討し,ドット間バリアの低下や谷軌道結合の影響により回避された交差の強固化を実証した。
さらに, 印加磁場の関数として, スピンバルブカップリングによる(1,1)電荷配置における回避された交差の出現を示す。
ここで定式化され、波長可変二重量子ドットに閉じ込められた2つの電子のために実装されたバレートロニクスfciは、2つ以上の井戸と2つ以上の電子を持つsi量子ビットのスペクトルを分析するための最も効果的なツールでもある。
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