論文の概要: (111) Si spin qubits constructed on L point of band structure

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2501.13546v1
• Date: Thu, 23 Jan 2025 10:46:35 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-01-24 15:55:15.511276
• Title: (111) Si spin qubits constructed on L point of band structure
• Title（参考訳）: (111) バンド構造のL点上に構築されたSiスピン量子ビット
• Authors: Takafumi Tokunaga, Hiromichi Nakazato,
• Abstract要約: Siスピン量子ビットは、最先端の小型化、統合、変分還元技術を持つ。 緩やか化時間,谷分割制御の安定化,界面の粗さによる変動の低減といった課題に対処する新たな対策が提案されている。 111)Si結晶上に構築されたシリコンスピン量子ビットのプロトタイプを開発し,Siデバイスに基づく量子コンピュータの実現を支援することが期待されている。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
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• Abstract: (001) Si spin qubits are being intensively studied because they have structures similar to that of CMOS devices currently being produced, and thus have the advantage of utilizing state-of-the-art miniaturization, integration, and variation-reduction-technologies. However, there are still issues, such as further improvement of relaxation and decoherence time, stabilization of valley-splitting control, and reduction of the variation caused by the roughness of the interface. In this study, new measures are proposed to address these three issues. Instead of confining an electron to the minimum energy point $X_0$ of the conduction band along the band structure $\Gamma-\Delta-X$ in (001) Si crystals, we propose confining an electron to the L point along $\Gamma-\Lambda-L$ in (111) Si crystals. At the $X_0$ point, the symmetry causes spin-orbit interaction to act on the electron, and the sixfold degeneracy is lifted into a fourfold and a twofold, and the valley-splitting of the twofold conflicts with the two-level system. In the symmetry of the $L$ point, substantial spin polarization disappears, facilitating the reduction of the spin-orbit interaction, and the fourfold degeneracy is lifted to threefold and single, and the single becomes ground state. The need to increase the magnitude of the valley-splitting is exempt, allowing the electron to be controlled away from the interface, which is expected to reduce the variation caused by the roughness of the interface. Data on the confinement of an electron to the $L$ point and the control of fourfold degeneracy are needed, and it is hoped that prototype silicon spin qubits constructed on (111) Si crystals will be developed and that the proposed device structure will help implement quantum computers based on Si devices.
• Abstract（参考訳）: (001) Siスピン量子ビットは、現在製造されているCMOSデバイスに類似した構造を持つため、最先端の小型化、統合、変動還元技術を利用する利点があるため、集中的に研究されている。 しかし, 緩和や脱コヒーレンス時間の改善, 谷分割制御の安定化, 界面の粗さによる変動の低減など, まだまだ課題がある。 本研究では,これら3つの課題に対処する新たな対策を提案する。 導電バンドの最小エネルギー点$X_0$に電子を(001)Si結晶の$\Gamma-\Delta-X$に沿って閉じ込める代わりに、(111)Si結晶の$\Gamma-\Lambda-L$に沿ってL点に電子を閉じ込めることを提案する。 X_0$の点において、対称性はスピン軌道相互作用を引き起こして電子に作用し、6倍縮退は4倍と2倍に持ち上げられ、2倍の谷分割は2段階の系と衝突する。 L$点の対称性では、スピン偏極が消失し、スピン軌道相互作用の減少が促進され、4倍縮退が3倍に持ち上げられ、単体は基底状態となる。 谷分割の大きさを増大させる必要性は免除であり、表面の粗さによって生じる変動を減らすことが期待される電子を界面から遠ざけることができる。 L$点への電子の閉じ込めと4倍縮退の制御に関するデータが必要であり、111)Si結晶上に構築されたシリコンスピン量子ビットのプロトタイプを開発し、提案されたデバイス構造がSiデバイスに基づく量子コンピュータの実装に役立てることが期待されている。

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