論文の概要: Decoherence of electron spin qubit during transfer between two semiconductor quantum dots at low magnetic fields
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2405.12185v2
- Date: Sun, 23 Jun 2024 05:56:31 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-06-26 00:43:06.874609
- Title: Decoherence of electron spin qubit during transfer between two semiconductor quantum dots at low magnetic fields
- Title（参考訳）: 低磁場における2つの半導体量子ドット間の移動における電子スピン量子ビットのデコヒーレンス
- Authors: Jan A. Krzywda, Łukasz Cywiński,
- Abstract要約: トンネル結合量子ドット間のスピン量子ビットの断熱的移動について検討する。
この結果から,10,mu$mの長いドットアレイにおける電子スピンのコヒーレント移動を実現するには,大きなトンネル結合が必要であることが示唆された。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Electron shuttling is one of the currently pursued avenues towards the scalability of semiconductor quantum dot-based spin qubits. We theoretically analyze the dephasing of a spin qubit adiabatically transferred between two tunnel-coupled quantum dots. We focus on the regime where the Zeeman splitting is lower than the tunnel coupling, at which interdot tunneling with spin flip is absent, and analyze the sources of errors in spin-coherent electron transfer for Si- and GaAs-based quantum dots. Apart from the obvious effect of fluctuations in spin splitting in each dot (e.g., due to nuclear Overhauser fields) leading to finite $ T_{2}^{*} $ of the stationary spin qubit, we consider effects activated by detuning sweeps aimed at adiabatic qubit transfer between the dots: failure of charge transfer caused by charge noise and phonons, spin relaxation due to enhancement of spin-orbit mixing of levels, and spin dephasing caused by low- and high-frequency noise coupling to the electron's charge in the presence of differences in Zeeman splittings between the two dots. Our results indicate that achieving coherent transfer of electron spin in a $10\,\mu$m long dot array necessitates a large and uniform tunnel coupling, with a typical value of $ 2t_c \gtrsim 60 \, \mu$eV.
- Abstract（参考訳）: 電子シャットリングは、現在追求されている半導体量子ドットベースのスピン量子ビットのスケーラビリティへの道の1つである。
理論的には、2つのトンネル結合量子ドット間で移動されたスピン量子ビットの劣化を解析する。
我々は,スピンフリップによるインタードットトンネルが欠如しているトンネル結合よりもゼーマン分裂が低い状態に着目し,Si-およびGaAs系量子ドットのスピンコヒーレント電子移動における誤差の原因を分析する。
各点におけるスピンスプリッティングの変動(核オーバーハウザー場によるスピンスプリッティングの変動)が有限$T_{2}^{*} の固定スピンクビットの値をもたらすことの明らかな影響は別として、電荷ノイズとフォノンによる電荷移動の失敗、スピン軌道混合の強化によるスピン緩和、および2つの点間のゼーマン分裂の存在下で電子の電荷に低周波および高周波のノイズカップリングによって生じるスピンデファス化など、各点間の断熱クビット移動を目的としたスイープの除去によって活性化される効果を考察する。
以上の結果から,10,\mu$m長点列における電子スピンのコヒーレント移動を達成するには,2t_c \gtrsim 60 \, \mu$eVの典型値で,大きく均一なトンネル結合を必要とすることが示唆された。
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