論文の概要: High-fidelity EDSR in Si/SiGe Wiggle Wells

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2605.24790v2
• Date: Mon, 01 Jun 2026 18:40:24 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-06-03 18:57:49.961955
• Title: High-fidelity EDSR in Si/SiGe Wiggle Wells
• Title（参考訳）: Si/SiGeウィグル井における高忠実EDSR
• Authors: Hudaiba Soomro, Minyoung Kim, Avani Vivrekar, M. A. Eriksson, Benjamin D. Woods, Mark Friesen,
• Abstract要約: Si/SiGe量子井戸は、長い周期ウィグルウェルとして知られるGe濃度振動を包含し、伝導バンド電子のドレッセルハウススピン軌道結合を強化することが示されている。 本研究は,合金障害がEDSRに2つの影響を及ぼすことを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 4.818803631972409
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Si/SiGe quantum wells that incorporate Ge concentration oscillations, known as long-period Wiggle Wells, have been shown to enhance the Dresselhaus spin-orbit coupling of conduction-band electrons. Such intrinsic spin-orbit coupling is desirable when performing spin-qubit gate operations based on electric dipole spin resonance (EDSR) because it eliminates the need for external micromagnets. However, random-alloy disorder plays a key role in this materials system by spatially randomizing the valley splitting and the valley phase $φ_{s,s}$, and it has not been fully accounted for in recent EDSR analyses. Here, we show that alloy disorder affects EDSR in two main ways. First, the Rabi frequency $Ω$ acquires a dependence on the valley phase, given by $\cosφ_{s,s}$, which causes spatial randomization of $Ω$. Despite this variability, we show that fast EDSR can be achieved at most locations across a given sample. Second, a new Rabi driving mechanism emerges, enabled by valley dipoles and the hybridization of ground and excited valley states, which arise from alloy disorder and EDSR driving, respectively. This mechanism is dominant in regions of low valley splitting. Alloy disorder can therefore strengthen EDSR, but it can also cause gradients in $Ω$ that lead to dephasing in the rotating frame. We explore this problem by first locating "sweet spots," where EDSR is relatively insensitive to electric-field fluctuations. We then show that high-fidelity Rabi oscillations can be achieved in the presence of realistic charge noise. These results suggest that Wiggle Wells are a promising platform for high-quality, micromagnet-free gate operations.
• Abstract（参考訳）: Si/SiGe量子井戸は、長い周期ウィグルウェルとして知られるGe濃度振動を包含し、伝導バンド電子のドレッセルハウススピン軌道結合を強化することが示されている。 電気双極子スピン共鳴(EDSR)に基づくスピン量子ゲート操作を行う際には、外部マイクロマグネットの必要がなくなるため、そのような内在的なスピン軌道結合が望ましい。 しかし、この物質系では、谷分割と谷相$φ_{s,s}$を空間的にランダム化するランダム・アロイ障害が重要な役割を果たしており、最近のEDSR分析では完全には説明されていない。 ここでは,合金障害がEDSRに2つの主な影響を及ぼすことを示す。 まず、Rabi の周波数 $Ω$ は、$\cosφ_{s,s}$ によって与えられる谷相に依存し、$Ω$ の空間ランダム化を引き起こす。 このような変動性にもかかわらず、高速なEDSRを与えられたサンプルのほとんどの場所で達成できることが示される。 第二に、新しいRabi駆動機構が出現し、それぞれが合金障害とEDSR駆動から生じる、谷双極子と励起谷状態のハイブリッド化によって実現される。 この機構は低谷分割地域において支配的である。 したがって、合金障害はEDSRを強化することができるが、回転フレームの劣化につながる$Ω$の勾配を引き起こすこともある。 EDSRは電場ゆらぎに比較的敏感な「スイートスポット」を最初に見つけることでこの問題を探究する。 次に, 現実的な荷電ノイズの存在下で高忠実なRabi振動が実現可能であることを示す。 これらの結果から,Wiggle Wellsは高品質なマイクロマグネットフリーゲート操作のための有望なプラットフォームであることが示唆された。

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