論文の概要: Classification and magic magnetic-field directions for spin-orbit-coupled double quantum dots

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2307.02958v1
• Date: Thu, 6 Jul 2023 12:42:45 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-07-07 14:05:04.006686
• Title: Classification and magic magnetic-field directions for spin-orbit-coupled double quantum dots
• Title（参考訳）: スピン軌道結合二重量子ドットの分類とマジック磁場方向
• Authors: Aritra Sen, Gy\"orgy Frank, Baksa Kolok, Jeroen Danon, Andr\'as P\'alyi
• Abstract要約: スピンベースの量子コンピューティングの基本的な構築ブロックは、スピン軌道結合が著しい二重量子ドットで実証されている。 スピン軌道結合された二重量子ドットは、g$テンソルの多次元空間の分割に従って6つのクラスに分類できることを示す。
• 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: The spin of a single electron confined in a semiconductor quantum dot is a natural qubit candidate. Fundamental building blocks of spin-based quantum computing have been demonstrated in double quantum dots with significant spin-orbit coupling. Here, we show that spin-orbit-coupled double quantum dots can be categorised in six classes, according to a partitioning of the multi-dimensional space of their $g$-tensors. The class determines physical characteristics of the double dot, i.e., features in transport, spectroscopy and coherence measurements, as well as qubit control, shuttling, and readout experiments. In particular, we predict that the spin physics is highly simplified due to pseudospin conservation, whenever the external magnetic field is pointing to special directions (`magic directions'), where the number of special directions is determined by the class. We also analyze the existence and relevance of magic loops in the space of magnetic-field directions, corresponding to equal local Zeeman splittings. These results present an important step toward precise interpretation and efficient design of spin-based quantum computing experiments in materials with strong spin-orbit coupling.
• Abstract（参考訳）: 半導体量子ドットに閉じ込められた単一電子のスピンは自然量子ビット候補である。 スピンベースの量子コンピューティングの基本構成要素は、スピン軌道結合の大きい二重量子ドットで実証されている。 ここで、スピン軌道結合二重量子ドットは、その$g$-tensorの多次元空間の分割により、6つのクラスに分類できることを示す。 このクラスは二重点の物理的特性、すなわち、輸送、分光、コヒーレンス測定の特徴、および量子ビット制御、シャットリング、読み出し実験などを決定する。 特に、スピン物理学は、外部磁場が特殊方向(‘マジック方向’)を指しているときに、シュードスピン保存のために高度に単純化され、特殊方向の数はクラスによって決定される。 また,等局所ゼーマン分割に対応する磁場方向空間におけるマジックループの存在と関連性を解析した。 これらの結果は、強いスピン軌道結合を持つ材料におけるスピンベースの量子コンピューティング実験の正確な解釈と効率的な設計に向けた重要なステップを示す。

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