論文の概要: Exchange anisotropies in microwave-driven singlet-triplet qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2408.03224v2
• Date: Mon, 25 Nov 2024 08:14:37 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-26 14:14:18.140207
• Title: Exchange anisotropies in microwave-driven singlet-triplet qubits
• Title（参考訳）: マイクロ波駆動一重項量子ビットにおける交換異方性
• Authors: Jaime Saez-Mollejo, Daniel Jirovec, Yona Schell, Josip Kukucka, Stefano Calcaterra, Daniel Chrastina, Giovanni Isella, Maximilian Rimbach-Russ, Stefano Bosco, Georgios Katsaros,
• Abstract要約: 量子プロセッサのワークホースとして、ホールスピン量子ビットが出現している。 スピン軌道相互作用は装置の非均一性を引き起こし、局所的に異なる量子エネルギーと部位依存の異方性をもたらす。 平面ゲルマニウム中のマイクロ波駆動一重項量子ビットについて報告する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: Hole spin qubits are rapidly emerging as the workhorse of semiconducting quantum processors because of their large spin-orbit interaction, enabling fast all-electric operations at low power. However, spin-orbit interaction also causes non-uniformities in devices, resulting in locally varying qubit energies and site-dependent anisotropies. While these anisotropies can be used to drive single-spins, if not properly harnessed, they can hinder the path toward large-scale quantum processors. Here, we report on microwave-driven singlet-triplet qubits in planar germanium and use them to investigate the anisotropy of two spins in a double quantum dot. We show two distinct operating regimes depending on the magnetic field direction. For in-plane fields, the two spins are largely anisotropic, and electrically tunable, which enables to measure all the available transitions; coherence times exceeding 3 $\mu$s are extracted. For out-of-plane fields, they have an isotropic response but preserve the substantial energy difference required to address the singlet-triplet qubit. Even in this field direction, where the qubit lifetime is strongly affected by nuclear spins, we find 400 ns coherence times. Our work adds a valuable tool to investigate and harness the anisotropy of spin qubits and can be implemented in any large-scale NxN device, facilitating the path towards scalable quantum processors.
• Abstract（参考訳）: ホールスピン量子ビットは、大きなスピン軌道相互作用のため、半導体量子プロセッサのワークホースとして急速に出現し、低消費電力での高速な全電気操作を可能にしている。 しかし、スピン軌道相互作用は装置の非均一性も引き起こし、局所的に異なるクビットエネルギーと部位依存の異方性をもたらす。 これらの異方性は単一スピンの駆動に使用できるが、適切に利用されていない場合、大規模な量子プロセッサへの道を妨げうる。 ここでは、平面ゲルマニウム中のマイクロ波駆動シングルトリップレット量子ビットについて報告し、それを2つのスピンの二重量子ドットにおける異方性の研究に利用する。 磁場方向によって異なる2つの動作状態を示す。 面内磁場の場合、2つのスピンは概ね異方性であり、電気的に調節可能であり、利用可能な遷移を全て測定することができる。 面外場の場合、等方性応答を持つが、一重項量子ビットに対処するために必要なエネルギー差は保たれる。 この磁場方向でも、クォービット寿命は核スピンに強く影響されているため、400 nsのコヒーレンス時間が得られる。 我々の研究はスピン量子ビットの異方性を調査し、利用するための貴重なツールを追加し、あらゆる大規模NxNデバイスで実装することができ、スケーラブルな量子プロセッサへの道をたどることができる。

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