論文の概要: Ultra-long relaxation of a Kramers qubit formed in a bilayer graphene quantum dot

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.08143v1
• Date: Wed, 13 Mar 2024 00:08:26 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-03-14 16:22:48.988517
• Title: Ultra-long relaxation of a Kramers qubit formed in a bilayer graphene quantum dot
• Title（参考訳）: 二層グラフェンに生成したクラマース量子ビットの超長期緩和 量子ドット
• Abstract要約: 2次元スピン・バレー部分空間に符号化された新しいタイプのクビット(クラマーズ・クビット)が利用可能となる。 クラマーズ量子ビットの極長スピンバレー緩和時間が30mathrms$を超えることを示す。 証明された高忠実な単一ショット読み出しと長い緩和時間は、新しい長寿命半導体量子ビットの基礎である。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.15557122832359727
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: The intrinsic valley degree of freedom makes bilayer graphene a unique platform for emerging types of semiconducting qubits. The single-carrier quantum dot ground state exhibits a two-fold degeneracy where the two states have opposite spin and valley quantum numbers. By breaking the time-reversal symmetry of this ground state with an out-of-plane magnetic field, a novel type of qubit (Kramers qubit), encoded in the two-dimensional spin-valley subspace, becomes accessible. The Kramers qubit is robust against known spin- and valley-mixing mechanisms, as it requires a simultaneous change of both quantum numbers, potentially resulting in long relaxation and coherence times. We measure the relaxation time of a single carrier in the excited states of a bilayer graphene quantum dot at small ($\sim \mathrm{mT}$) and zero magnetic fields. We demonstrate ultra-long spin-valley relaxation times of the Kramers qubit exceeding $30~\mathrm{s}$, which is about two orders of magnitude longer than the spin relaxation time of $400~\mathrm{ms}$. The demonstrated high-fidelity single-shot readout and long relaxation times are the foundation for novel, long-lived semiconductor qubits.
• Abstract（参考訳）: 内在的なバレーの自由度は、二層グラフェンを新しいタイプの半導体量子ビットのためのユニークなプラットフォームにする。 単一キャリア量子ドット基底状態は、2つの状態がスピンとバレーの量子数と反対のスピンを持つ2倍の縮退性を示す。 平面外磁場でこの基底状態の時間反転対称性を破ることで、2次元スピン・バレー部分空間に符号化された新しいタイプの量子ビット(クラマー量子ビット)がアクセスできるようになる。 クラマース量子ビットは、両方の量子数の同時変化を必要とするため、既知のスピンとバレーの混合機構に対して堅牢であり、長い緩和とコヒーレンス時間をもたらす可能性がある。 2層グラフェン量子ドットの励起状態における単一キャリアの緩和時間を測定する(\sim \mathrm{mT}$)。 クラーマーズ量子ビットの超長いスピン-バレー緩和時間(英語版)が30~\mathrm{s}$を超え、スピン緩和時間(英語版)が400~\mathrm{ms}$より約2桁長いことを示す。 証明された高忠実な単一ショット読み出しと長い緩和時間は、新しい長寿命半導体量子ビットの基礎である。

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