論文の概要: Long-lived valley states in bilayer graphene quantum dots

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2304.00980v2
• Date: Wed, 24 Jan 2024 01:07:19 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-01-25 18:07:35.705736
• Title: Long-lived valley states in bilayer graphene quantum dots
• Title（参考訳）: 二層グラフェン量子ドットにおける長寿命バレー状態
• Authors: Rebekka Garreis and Chuyao Tong and Jocelyn Terle and Max Josef Ruckriegel and Jonas Daniel Gerber and Lisa Maria G\"achter and Kenji Watanabe and Takashi Taniguchi and Thomas Ihn and Klaus Ensslin and Wei Wister Huang
• Abstract要約: 二層グラフェンは、2次元材料中の電気的に制御可能な量子ビットのための有望なプラットフォームである。 ゲート定義二層グラフェン量子ドットデバイスにおけるスピンおよびバレー状態の特性緩和時間を測定する。 谷の三重項と一重項の間の緩和時間は500msを超え、スピン状態よりも1桁長くなる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.16852717572575251
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Bilayer graphene is a promising platform for electrically controllable qubits in a two-dimensional material. Of particular interest is the ability to encode quantum information in the so-called valley degree of freedom, a two-fold orbital degeneracy that arises from the symmetry of the hexagonal crystal structure. The use of valleys could be advantageous, as known spin- and orbital-mixing mechanisms are unlikely to be at work for valleys, promising more robust qubits. The Berry curvature associated with valley states allows for electrical control of their energies, suggesting routes for coherent qubit manipulation. However, the relaxation time of valley states -- which ultimately limits these qubits' coherence properties and therefore their suitability as practical qubits -- is not yet known. Here, we measure the characteristic relaxation times of these spin and valley states in gate-defined bilayer graphene quantum dot devices. Different valley states can be distinguished from each other with a fidelity of over 99%. The relaxation time between valley triplets and singlets exceeds 500ms, and is more than one order of magnitude longer than for spin states. This work facilitates future measurements on valley-qubit coherence, demonstrating bilayer graphene as a practical platform hosting electrically controlled long-lived valley qubits.
• Abstract（参考訳）: 二層グラフェンは二次元材料の電気制御可能な量子ビットのための有望なプラットフォームである。 特に興味深いのは、量子情報を「谷の自由度」と呼ばれる六方晶構造の対称性から生じる2次元の軌道縮退性にエンコードする能力である。 谷の利用は利点があり、スピンと軌道の混合機構が谷の作業には適さないため、より堅牢な量子ビットが期待できる。 バレー状態に関連するベリー曲率はエネルギーの電気的制御を可能にし、コヒーレント量子ビット操作の経路を示唆している。 しかし、これらの量子ビットのコヒーレンス特性を最終的に制限するバレー状態の緩和時間は、実際的な量子ビットとしての適合性はまだ分かっていない。 ここでは、ゲート定義二層グラフェン量子ドットデバイスにおけるスピンおよびバレー状態の特性緩和時間を測定する。 異なるバレー州は99%以上の忠実度で区別することができる。 谷の三重項と一重項の間の緩和時間は500msを超え、スピン状態よりも1桁長くなる。 この研究はバレー・キュービットのコヒーレンスに関する将来の測定を促進し、電気的に制御されたバレー・キュービットをホストする実用的なプラットフォームとして二層グラフェンを実証する。

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