論文の概要: Spatial uniformity of g-tensor and spin-orbit interaction in germanium hole spin qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2510.03125v1
• Date: Fri, 03 Oct 2025 15:52:55 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-10-07 16:52:58.620635
• Title: Spatial uniformity of g-tensor and spin-orbit interaction in germanium hole spin qubits
• Title（参考訳）: ゲルマニウムホールスピン量子ビットにおけるg-テンソルの空間的均一性とスピン-軌道相互作用
• Authors: Inga Seidler, Bence Hetényi, Lisa Sommer, Leonardo Massai, Konstantinos Tsoukalas, Eoin G. Kelly, Alexei Orekhov, Michele Aldeghi, Stephen W. Bedell, Stephan Paredes, Felix J. Schupp, Matthias Mergenthaler, Gian Salis, Andreas Fuhrer, Patrick Harvey-Collard,
• Abstract要約: 2つのデバイスにまたがるY幾何を持つ配列の6ビットと7ビットの$g$-tensorsについて検討する。 隣接する量子ドットの間には強い相関関係を持つ強い面内$g$テンソル異方性が存在する。 以上の結果から, スピン軌道相互作用における長距離相関と, 従来予測されなかった$g$-tensorsの相関が明らかとなった。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
• Abstract: Holes in Ge/SiGe heterostructures are now a leading platform for semiconductor spin qubits, thanks to the high confinement quality, two-dimensional arrays, high tunability, and larger gate structure dimensions. One limiting factor for the operation of large arrays of qubits is the considerable variation in qubit frequencies or properties resulting from the strongly anisotropic $g$-tensor. We study the $g$-tensors of six and seven qubits in an array with a Y geometry across two devices. We report a mean distribution of the tilts of the $g$-tensor's out-of-plane principal axis of around $1.1 \deg$, where nearby quantum dots are more likely to have a similar tilt. Independently of this tilt, and unlike simple theoretical predictions, we find a strong in-plane $g$-tensor anisotropy with strong correlations between neighboring quantum dots. Additionally, in one device where the principal axes of all g-tensors are aligned along the [100] crystal direction, we extract the spin-flip tunneling vector from adjacent dot pairs and find a pattern that is consistent with a uniform Dresselhaus-like spin-orbit field. The Y arrangement of the gate layout and quantum dots allows us to rule out local factors like electrostatic confinement shape or local strain as the origin of the preferential direction. Our results reveal long-range correlations in the spin-orbit interaction and $g$-tensors that were not previously predicted or observed, and could prove critical to reliably understand $g$-tensors in germanium quantum dots.
• Abstract（参考訳）: Ge/SiGeヘテロ構造におけるホールは、高閉じ込め品質、2次元配列、高いチューニング性、より大きなゲート構造次元のおかげで、半導体スピン量子ビットの先駆的なプラットフォームとなっている。 量子ビットの大きな配列を演算するための制限要因の1つは、強い異方性$g$-テンソルから生じる量子ビットの周波数や特性のかなりの変化である。 2つのデバイスにまたがるY幾何を持つ配列の6ビットと7ビットの$g$-tensorsについて検討する。 我々は、$g$-tensorの面外主軸の傾きの平均分布を約1.1 \deg$と報告する。 この傾きとは独立に、単純な理論的予測とは異なり、隣接する量子ドット間の強い相関を持つ強い面内$g$テンソル異方性を見出す。 さらに、すべてのg-テンソルの主軸が[100]結晶方向に整列しているある装置では、隣接する点対からスピンフリップトンネルベクトルを抽出し、一様ドレッセルハウスのようなスピン軌道場と整合したパターンを求める。 ゲート配置と量子ドットのY配置により、静電閉じ込め形状や局所ひずみなどの局所要因を優先方向の起源として除外することができる。 以上の結果から,従来予測されなかったスピン軌道相互作用と$g$テンソルの長距離相関が明らかとなり,ゲルマニウム量子ドットの$g$テンソルを確実に理解することが重要である。

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