論文の概要: All-electrostatic valley qubit gates in tilted Dirac-Weyl semimetals
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2603.11635v1
- Date: Thu, 12 Mar 2026 07:56:01 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-03-13 14:46:25.954036
- Title: All-electrostatic valley qubit gates in tilted Dirac-Weyl semimetals
- Title（参考訳）: 傾斜したディラック・ワイル半金属中の全静電谷クビットゲート
- Authors: Can Yesilyurt,
- Abstract要約: 通常の入射時に量子点接触で作動するスムーズな静電障壁がコヒーレントバレー位相制御を実現することを示す。
その結果、傾斜したディラック半金属がコヒーレントで全電気的な谷操作のプラットフォームとして確立された。
- 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: Valley degrees of freedom in tilted Dirac materials offer a route toward fully electrical quantum control, but previous electrostatic barrier schemes have used the valley index only as a classical filtering resource. Here, we show that a smooth electrostatic barrier operated in a quantum point contact geometry at normal incidence instead realizes coherent valley phase control. In the single-mode regime, both valleys retain near-unit transmission while the tilt-induced valley-dependent traversal phase generates a controllable relative phase shift $Δd = δ_K - δ_{K'}$ between the $|K\rangle$ and $|K'\rangle$ components of the wavefunction. The resulting electrostatic element implements a tunable valley $Z$ rotation whose accessible phase range covers 99.5\% of the full $2π$ interval while maintaining a transmission-balance metric $B$ above 0.99 over a broad parameter window. Combined with a fixed valley-mixing element that supplies an $X$ rotation, this enables universal single-qubit control through a $Z$--$X$--$Z$ Euler decomposition. For realistic parameters, the ballistic gate time is $\sim$50\,fs, with particularly favourable operating windows in 8-$Pmmn$ borophene and WTe$_2$. These results establish tilted Dirac semimetals as a platform for coherent, all-electrical valley manipulation.
- Abstract（参考訳）: 傾斜したディラック材料のバレー自由度は完全な電気量子制御への経路を提供するが、以前の静電気障壁スキームではバレー指数を古典的なフィルタリング資源としてのみ使用していた。
ここでは、通常の入射時に量子点接触幾何学で作動するスムーズな静電障壁が、コヒーレントバレー位相制御を実現することを示す。
単モード系では、両方の谷は近接ユニットの伝達を保持し、傾きによって誘導される谷依存の経路相は、波動関数の成分である$|K\rangle$と$|K'\rangle$の間の制御可能な相対位相シフト$Δd = δ_K - δ_{K'}$を生成する。
得られた静電素子は可変の谷$Z$回転を実装し、アクセス可能な位相範囲は2π$区間の99.5\%をカバーし、広いパラメータウィンドウ上での伝送バランス距離は0.99ドル以上である。
固定された谷混合要素が$X$回転を供給することで、$Z$--$X$--$Z$ Euler分解による普遍的な単一量子制御を可能にする。
現実的なパラメータでは、ボールのゲート時間は$\sim$50\,fsで、特に8-$Pmmn$ borophene と WTe$_2$ の操作ウィンドウが好まれる。
これらの結果は、コヒーレントで全電気的な谷操作のためのプラットフォームとして、傾斜したディラック半金属を確立する。
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