論文の概要: Strong hole-photon coupling in planar Ge: probing the charge degree and
Wigner molecule states
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2310.20661v1
- Date: Tue, 31 Oct 2023 17:27:46 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-11-01 13:50:48.403623
- Title: Strong hole-photon coupling in planar Ge: probing the charge degree and
Wigner molecule states
- Title（参考訳）: 平面Geにおける強孔-光子結合 : 電荷度とウィグナー分子状態の探索
- Authors: Franco De Palma, Fabian Oppliger, Wonjin Jang, Stefano Bosco, Mari\'an
Jan\'ik, Stefano Calcaterra, Georgios Katsaros, Giovanni Isella, Daniel Loss
and Pasquale Scarlino
- Abstract要約: 超伝導量子干渉素子(SQUID)アレイ共振器におけるホール電荷量子ビットとマイクロ波光子との強い結合性を示す。
この研究は、ホールベースの量子プロセッサのスケールアップに必要な平面Geのリモートホールキュービット間のコヒーレントな量子接続への道を開く。
- 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: Semiconductor quantum dots (QDs) in planar germanium (Ge) heterostructures
have emerged as frontrunners for future hole-based quantum processors. Notably,
the large spin-orbit interaction of holes offers rapid, coherent electrical
control of spin states, which can be further beneficial for interfacing hole
spins to microwave photons in superconducting circuits via coherent
charge-photon coupling. Here, we present strong coupling between a hole charge
qubit, defined in a double quantum dot (DQD) in a planar Ge, and microwave
photons in a high-impedance ($Z_\mathrm{r} = 1.3 ~ \mathrm{k}\Omega$)
superconducting quantum interference device (SQUID) array resonator. Our
investigation reveals vacuum-Rabi splittings with coupling strengths up to
$g_{0}/2\pi = 260 ~ \mathrm{MHz}$, and a cooperativity of $C \sim 100$,
dependent on DQD tuning, confirming the strong charge-photon coupling regime
within planar Ge. Furthermore, utilizing the frequency tunability of our
resonator, we explore the quenched energy splitting associated with
strongly-correlated Wigner molecule (WM) states that emerge in Ge QDs. The
observed enhanced coherence of the WM excited state signals the presence of
distinct symmetries within related spin functions, serving as a precursor to
the strong coupling between photons and spin-charge hybrid qubits in planar Ge.
This work paves the way towards coherent quantum connections between remote
hole qubits in planar Ge, required to scale up hole-based quantum processors.
- Abstract（参考訳）: 平面ゲルマニウム(Ge)ヘテロ構造における量子ドット(QD)は、将来のホールベースの量子プロセッサのフロントランナーとして登場した。
特に、大きなスピン軌道相互作用は、スピン状態の高速でコヒーレントな電気制御を提供し、コヒーレントな電荷-光子カップリングによる超伝導回路のマイクロ波光子へのホールスピンの干渉にさらに有用である。
ここでは、平面Geの二重量子ドット(DQD)で定義されるホール電荷量子ビットと、高インピーダンス(Z_\mathrm{r} = 1.3 ~ \mathrm{k}\Omega$)超伝導量子干渉デバイス(SQUID)アレイ共振器におけるマイクロ波光子との強い結合を示す。
本研究により,結合強度が最大$g_{0}/2\pi = 260 ~ \mathrm{MHz}$,およびDQDチューニングに依存する$C \sim 100$の協調性を持つ真空-ラビ分割が,平面Ge内の強い電荷-光子結合機構を確認する。
さらに、共振器の周波数可変性を利用して、ge qdsに現れる強相関wigner分子(wm)状態に関連するクエンチドエネルギー分割を探索する。
観測されたwm励起状態のコヒーレンスは、関連するスピン関数内の異なる対称性の存在を示唆し、平面ge中の光子とスピン電荷ハイブリッド量子ビットの間の強い結合の前兆となる。
この研究は、ホールベースの量子プロセッサのスケールアップに必要な平面Geのリモートホールキュービット間のコヒーレントな量子接続への道を開く。
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