論文の概要: Acoustic phonons, spin-phonon coupling and spin relaxation via the lattice reorientation mechanism in hexagonal germanium nanowires

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2504.18198v1
• Date: Fri, 25 Apr 2025 09:29:28 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-05-02 19:15:53.714984
• Title: Acoustic phonons, spin-phonon coupling and spin relaxation via the lattice reorientation mechanism in hexagonal germanium nanowires
• Title（参考訳）: 六方晶ゲルマニウムナノワイヤの格子配向機構による音響フォノン、スピンフォノン結合、スピン緩和
• Authors: Baksa Kolok, György Frank, András Pályi,
• Abstract要約: 我々はヘキサゴナル(2H)ゲルマニウムのスピン緩和について研究した。 この結果は、長い量子ビット緩和時間を持つナノワイヤ量子ドット実験の設計を促進する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Spin relaxation via electron-phonon interaction is an important decoherence mechanism for spin qubits. In this work, we study spin relaxation in hexagonal (2H) germanium, a novel direct-gap semiconductor showing great potential to combine highly coherent spin qubits with optical functionality. Focusing on electrostatically defined quantum dots in hexagonal germanium nanowires, we (i) identify geometries where spin qubit experiments are feasible, (ii) compute the nanowire phonon modes, and (iii) describe spin relaxation of hole spin qubits due to phonon-induced lattice reorientation, a direct spin-phonon coupling mechanism that is absent in cubic semiconductors typically used for spin qubits (GaAs, cubic Si, cubic Ge). We obtain the spin relaxation time as a function of nanowire cross section, quantum dot confinement length, and magnetic field. For realistic parameters, we find relaxation times above 10 ms, and reveal that the magnetic field direction maximizing the relaxation time depends on the qubit Larmor frequency. Our results facilitate the design of nanowire quantum dot experiments with long qubit relaxation times.
• Abstract（参考訳）: 電子-フォノン相互作用によるスピン緩和はスピン量子ビットの重要なデコヒーレンス機構である。 本研究では, 六方晶(2H)ゲルマニウムのスピン緩和について検討した。光機能と高コヒーレントスピン量子ビットの結合の可能性を示す新しい直接ギャップ半導体である。 六方晶ゲルマニウムナノワイヤにおける静電気的に定義された量子ドットに着目して (i)スピン量子ビット実験が実現可能な測地 二 ナノワイヤフォノンモードを計算し、 3) スピン量子ビット(GaAs, 立方体Si, 立方体Ge)に一般的に用いられる立方体半導体に存在しない直接スピンフォノンカップリング機構であるフォノン誘起格子再配向によるホールスピン量子ビットのスピン緩和を記述する。 ナノワイヤ断面,量子ドット閉じ込め長,磁場の関数としてスピン緩和時間を求める。 現実的なパラメータについて、10ms以上の緩和時間を求め、緩和時間を最大化する磁場方向が、クビットラーモア周波数に依存することを明らかにした。 この結果は、長い量子ビット緩和時間を持つナノワイヤ量子ドット実験の設計を促進する。

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