論文の概要: Incorporation of random alloy GaBi$_{x}$As$_{1-x}$ barriers in InAs quantum dot molecules: alloy strain and orbital effects towards enhanced tunneling

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2309.10115v3
• Date: Sat, 9 Mar 2024 00:36:56 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-13 16:18:04.073188
• Title: Incorporation of random alloy GaBi$_{x}$As$_{1-x}$ barriers in InAs quantum dot molecules: alloy strain and orbital effects towards enhanced tunneling
• Title（参考訳）: ランダム合金GaBi$_{x}$As$_{1-x}$バリアのInAs量子ドット分子への導入:合金ひずみとトンネル強化への軌道効果
• Authors: Arthur Lin, Matthew F. Doty, Garnett W. Bryant
• Abstract要約: 自己集合InAs量子ドット(QD)は、長いホールスピンコヒーレンス時間を持ち、光学制御スキームに対応可能である。 そのような設計の1つは、量子ドット分子(QDM)を作るために2つのQDを垂直に積み重ねることである。 GaAs間障壁にBiを導入し, トンネルの結合性を高め, 点間をスピン混合する。
• 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: Self-assembled InAs quantum dots (QDs), which have long hole-spin coherence times and are amenable to optical control schemes, have long been explored as building blocks for qubit architectures. One such design consists of vertically stacking two QDs to create a quantum dot molecule (QDM). The two dots can be resonantly tuned to form "molecule-like" coupled hole states from the hybridization of hole states otherwise localized in each respective dot. Furthermore, spin-mixing of the hybridized states in dots offset along their stacking direction enables qubit rotation to be driven optically, allowing for an all-optical qubit control scheme. Increasing the magnitude of this spin mixing is important for optical quantum control protocols. To enhance the tunnel coupling and spin-mixing across the dots, we introduce Bi in the GaAs inter-dot barrier. Previously, we showed how to model InAs/GaBiAs in an atomistic tight-binding formalism, and how the dot energy levels are affected by the alloy. In this paper, we discuss the lowering of the tunnel barrier, which results in a three fold increase of hole tunnel coupling strength in the presence of a 7% alloy. Additionally, we show how an asymmetric strain between the two dots caused by the alloy shifts the resonance. Finally, we discuss device geometries for which the introduction of Bi is most advantageous.
• Abstract（参考訳）: 長いホールスピンコヒーレンス時間を持ち、光学制御スキームに適する自己組み立てinas量子ドット(qds)は、長い間、キュービットアーキテクチャのビルディングブロックとして研究されてきた。 そのような設計の一つは、2つのQDを垂直に積み重ねて量子ドット分子(QDM)を作成することである。 2つのドットは共振的に調整され、各ドットに非局在化されたホール状態のハイブリダイゼーションから「分子様」結合穴状態を形成する。 さらに、ドットの積層方向に沿ってオフセットされたハイブリッド状態のスピンミキシングにより、クビット回転を光学的に駆動することができ、全光量子制御方式が可能である。 このスピン混合の大きさの増大は、光量子制御プロトコルにおいて重要である。 ドット間のトンネル結合とスピン混合を強化するため、GaAs間障壁にBiを導入する。 従来,InAs/GaBiAsを原子性強結合形式でモデル化する方法,および合金によるドットエネルギーレベルの影響について検討した。 本稿では, 7%の合金が存在する場合, 孔孔結合強度を3倍に増やすトンネルバリアの低下について検討する。 さらに, 合金による2点間の非対称ひずみが共鳴をいかにシフトさせるかを示す。 最後に、biの導入が最も有利なデバイスジオメトリについて論じる。

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