論文の概要: Electrical readout of spins in the absence of spin blockade

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2403.12888v1
• Date: Tue, 19 Mar 2024 16:36:31 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2024-03-20 13:24:34.137404
• Title: Electrical readout of spins in the absence of spin blockade
• Title（参考訳）: スピン遮断のないスピンの電気的読み出し
• Authors: Felix-Ekkehard von Horstig, Lorenzo Peri, Sylvain Barraud, Jason A. W. Robinson, Monica Benito, Frederico Martins, M. Fernando Gonzalez-Zalba,
• Abstract要約: 半導体ナノ構造では、スピン遮断(SB)は電子スピンの読み出しの最もスケーラブルな機構である。 本稿では,SB昇降機構が支配的である場合でもスピン状態の読み出しを行うため,2スピン系の偏光性に依存する手法を提案する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.7528462379265576
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: In semiconductor nanostructures, spin blockade (SB) is the most scalable mechanism for electrical spin readout requiring only two bound spins for its implementation which, in conjunction with charge sensing techniques, has led to high-fidelity readout of spins in semiconductor-based quantum processors. However, various mechanisms may lift SB, such as strong spin-orbit coupling (SOC) or low-lying excited states, hence posing challenges to perform spin readout at scale and with high fidelity in such systems. Here, we present a method, based on the dependence of the two-spin system polarizability on energy detuning, to perform spin state readout even when SB lifting mechanisms are dominant. It leverages SB lifting as a resource to detect different spin measurement outcomes selectively and positively. We demonstrate the method using a hybrid system formed by a quantum dot (QD) and a Boron acceptor in a silicon p-type transistor and show spin selective and positive readout of different spin states under SB lifting conditions due to (i) SOC and (ii) low-lying orbital states in the QD. We further use the method to determine the detuning-dependent spin relaxation time of 0.1-8~$\mu$s. Our method should help perform high-fidelity projective spin measurements in systems subject to strong SOC and may facilitate quantum tomography and state leakage studies.
• Abstract（参考訳）: 半導体ナノ構造において、スピン遮断(スピンブロッカド、英: spin blockade、SB)は、半導体ベースの量子プロセッサにおけるスピンの高忠実な読み出しに繋がる2つの有界スピンのみを必要とする最もスケーラブルなメカニズムである。 しかし、強いスピン軌道カップリング(SOC)や低い励起状態のような様々な機構がSBを持ち上げ、その結果、そのような系ではスピンリードアウトを大規模かつ高い忠実度で行うのが困難である。 本稿では,SB昇降機構が支配的である場合でもスピン状態の読み出しを行うため,2スピン系の偏光性に依存する手法を提案する。 SBリフトを資源として利用し、異なるスピン測定結果を選択的かつ正に検出する。 シリコンp型トランジスタにおける量子ドット(QD)とボロンアクセプターによって形成されるハイブリッドシステムを用いて、SB昇降条件下で異なるスピン状態のスピン選択的かつ正の読み出しを示す。 (i)SOCおよびSOC (II)QDにおける低軌道状態。 さらに、この手法を用いて、0.1-8~$\mu$sの縮退依存性のスピン緩和時間を決定する。 提案手法は, 強いSOCを受ける系における高忠実性射影スピン測定に有効であり, 量子トモグラフィーおよび状態漏洩研究を促進する可能性がある。

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