論文の概要: Electrically Tuneable Variability in Germanium Hole Spin Qubits

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2512.12702v1
• Date: Sun, 14 Dec 2025 14:12:31 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-12-16 17:54:56.391457
• Title: Electrically Tuneable Variability in Germanium Hole Spin Qubits
• Title（参考訳）: ゲルマニウムホールスピンビットの電気的変化
• Authors: Edmondo Valvo, Michele Jakob, Patrick Del Vecchio, Maximilian Rimbach-Russ, Stefano Bosco,
• Abstract要約: 平面ゲルマニウムヘテロ構造におけるホールスピン量子ビットは、スケーラブルな半導体量子コンピューティングのための最前線である。 量子ドット閉じ込めに制御された異方性を印字することにより,スピン量子ビット応答を設計するための系統的,局所的な手法を提案する。 本研究は、スピン応答のオンデマンド制御と変動緩和のための実用的な設計原理を提供し、大規模ゲルマニウムベースの量子コンピュータへの道を開いた。
• 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: Hole spin qubits in planar germanium heterostructures are frontrunners for scalable semiconductor quantum computing. However, their current performance is mostly limited by large dot-to-dot variability that leads to uncontrolled qubit energies and random tilts in the spin quantization axis. Here, we propose a systematic and local method to engineer the spin qubit response by imprinting a controlled anisotropy in the quantum dot confinement, enabling on-demand electric g-tensor control. In particular, we find that both the quantum-dot size and asymmetry allow electrical tuning of the g-tensor and significantly suppress magnitude and angular variability of the spin response for selected magnetic field directions. We confirm this behavior by analyzing single-disorder realizations and statistical ensembles in state-of-the-art strained and unstrained germanium channels, showing that the latter provides an optimal path for $g$-tensor engineering. Our results provide practical design principles for on-demand control of the spin response and mitigating variability, paving the way towards large-scale germanium-based quantum computers.
• Abstract（参考訳）: 平面ゲルマニウムヘテロ構造におけるホールスピン量子ビットは、スケーラブルな半導体量子コンピューティングのための最前線である。 しかし、現在の性能は、主にスピン量子化軸における制御されていない量子ビットエネルギーとランダムな傾きをもたらす大きなドット対ドットの変動によって制限される。 本稿では,制御された異方性を量子ドット閉じ込めに印加し,オンデマンドの電気的g-テンソル制御を可能にすることにより,スピン量子ビット応答を設計するための系統的,局所的な手法を提案する。 特に、量子ドットサイズと非対称性の両方が、gテンソルの電気的チューニングを可能にし、選択した磁場方向に対するスピン応答の大きさと角度の変動を著しく抑制できることがわかった。 我々は,この挙動を,最先端のひずみのあるゲルマニウムチャネルにおける一方向実現と統計的アンサンブルを解析することにより確認し,後者が$g$テンソルエンジニアリングに最適な経路を提供することを示す。 本研究は、スピン応答のオンデマンド制御と変動緩和のための実用的な設計原理を提供し、大規模ゲルマニウムベースの量子コンピュータへの道を開いた。

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