論文の概要: Particle-hole symmetry protects spin-valley blockade in graphene quantum
dots
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2303.10201v1
- Date: Fri, 17 Mar 2023 18:29:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-03-21 20:52:20.802729
- Title: Particle-hole symmetry protects spin-valley blockade in graphene quantum
dots
- Title（参考訳）: グラフェン量子ドットにおけるスピンバルブ遮断の粒子ホール対称性
- Authors: Luca Banszerus, Samuel M\"oller, Katrin Hecker, Eike Icking, Kenji
Watanabe, Takashi Taniguchi, Fabian Hassler, Christian Volk, Christoph
Stampfer
- Abstract要約: 二層グラフェンは、ほぼ完全な粒子-ホール対称性を示す電子-ホール二重量子ドットの実現を可能にする。
この対称性は、保護された単一粒子スピン-バレー遮断をもたらす。
後者は、堅牢なスピン・ツー・チャージ変換とバレー・ツー・チャージ変換を可能にする。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.33727511459109777
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: Particle-hole symmetry plays an important role for the characterization of
topological phases in solid-state systems. It is found, for example, in
free-fermion systems at half filling, and it is closely related to the notion
of antiparticles in relativistic field theories. In the low energy limit,
graphene is a prime example of a gapless particle-hole symmetric system
described by an effective Dirac equation, where topological phases can be
understood by studying ways to open a gap by preserving (or breaking)
symmetries. An important example is the intrinsic Kane-Mele spin-orbit gap of
graphene, which leads to a lifting of the spin-valley degeneracy and renders
graphene a topological insulator in a quantum spin Hall phase, while preserving
particle-hole symmetry. Here, we show that bilayer graphene allows realizing
electron-hole double quantum-dots that exhibit nearly perfect particle-hole
symmetry, where transport occurs via the creation and annihilation of single
electron-hole pairs with opposite quantum numbers. Moreover, we show that this
particle-hole symmetry results in a protected single-particle spin-valley
blockade. The latter will allow robust spin-to-charge conversion and
valley-to-charge conversion, which is essential for the operation of spin and
valley qubits.
- Abstract（参考訳）: 粒子ホール対称性は固体系の位相相の特徴づけに重要な役割を果たす。
これは例えば半充填の自由フェルミオン系で見られ、相対論的場の理論における反粒子の概念と密接に関連している。
低エネルギー限界では、グラフェンは効果的なディラック方程式によって記述されるギャップのない粒子-ホール対称系の素例であり、トポロジカル位相は対称性の保存(または破壊)によってギャップを開く方法を研究することによって理解することができる。
重要な例は、グラフェンの固有カイン-meleスピン軌道ギャップであり、これはスピンバルブ縮退を解き、グラフェンを量子スピンホール位相における位相絶縁体として、素粒子-ホール対称性を保ちながら表現する。
ここで、二層グラフェンにより、ほぼ完全な粒子ホール対称性を示す電子ホール二重量子ドットを実現することができ、そこでは、反対の量子数を持つ単一電子ホール対の生成と消滅によって輸送が起こる。
さらに,この粒子ホール対称性は保護された単粒子スピンバルブ封鎖をもたらすことを示した。
後者は、スピンからチャージへの堅牢な変換と、スピンとバレー量子ビットの操作に不可欠なバレーからチャージへの変換を可能にする。
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