論文の概要: All-electrical dephasing-protected spin qubits in altermagnets
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2606.26066v2
- Date: Mon, 20 Jul 2026 16:36:39 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-07-27 00:46:12.934611
- Title: All-electrical dephasing-protected spin qubits in altermagnets
- Title（参考訳）: 反磁性体における全電気的脱落保護スピン量子ビット
- Abstract要約: 我々は、ゲート定義量子ドットにおけるフィールドフリーで全電気制御されたスピン量子ビットのプラットフォームとして、反磁性半導体を提案する。
電気双極子スピン共鳴は単一量子ビット制御を可能にするが、可変交換および電気的に対応可能な量子ビット周波数はfSim2量子ビットゲートを実現する。
- 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: We propose altermagnetic semiconductors as a platform for field-free, all-electrically controlled spin qubits in gate-defined quantum dots. The momentum-dependent spin splitting of an altermagnet produces a Zeeman-like qubit splitting whose magnitude and sign are set by the dot ellipticity, enabling local frequency tunability without external magnetic fields or micromagnets. Because the splitting is tied to a fixed altermagnetic quantization axis, electric-field noise is longitudinally suppressed at leading order, while quantization-axis fluctuations couple transversely and therefore cause relaxation rather than pure dephasing. The compensated magnetic order also avoids stray fields, making the platform naturally compatible with superconducting resonators and dispersive circuit-QED readout through the qubit's spin-dependent electric dipole. Starting from an effective quantum-dot model, supported by a microscopic lattice model, we derive the single- and two-dot Hamiltonian models. We show that electric-dipole spin resonance enables single-qubit control, while tunable exchange and electrically addressable qubit frequencies realize fSim two-qubit gates. The same double-dot architecture also supports singlet-triplet qubits with electrical control of both exchange and splitting gradients, removing the need for micromagnets or nuclear-polarization gradients. These results establish altermagnetic quantum dots as a route to field-free spin qubits with intrinsic electrical tunability and enhanced dephasing protection.
- Abstract（参考訳）: 我々は、ゲート定義量子ドットにおけるフィールドフリーで全電気制御されたスピン量子ビットのプラットフォームとして、反磁性半導体を提案する。
マグネットの運動量依存性のスピンスプリッティングは、ドット楕円性によって大きさと符号が設定されるゼーマンのようなクビットスプリッティングを生成し、外部磁場やマイクロマグネットを使わずに局所的な周波数調整を可能にする。
分裂は固定された反磁性量子化軸に結びついているため、電場ノイズは鉛直方向に抑制され、量子化軸の変動は横方向に重なり、純粋に強調されるのではなく緩和を引き起こす。
補償された磁気秩序は、磁場を回避し、プラットフォームは超伝導共振器と自然に互換性を持ち、キュービットのスピン依存電気双極子を通して分散回路QED読み出しを行う。
顕微鏡格子モデルで支えられた効果的な量子ドットモデルから始め、単ドットと2ドットのハミルトン模型を導出する。
電気双極子スピン共鳴は単一量子ビット制御を可能にするが、可変交換および電気的に対応可能な量子ビット周波数はfSim2量子ビットゲートを実現する。
同じダブルドットアーキテクチャは、交換と分割の両方の勾配を電気的に制御するシングルトリップキュービットもサポートしており、マイクロマグネットや核偏極勾配を必要としない。
これらの結果は、磁場のないスピン量子ビットへのルートとして、内在的な電気的チューニング性とデファス化保護の強化を成す。
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