論文の概要: Confinement drives valley splitting above 4K in buried silicon quantum wells

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2607.09570v1
• Date: Fri, 10 Jul 2026 16:17:20 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-07-13 14:47:12.90342
• Title: Confinement drives valley splitting above 4K in buried silicon quantum wells
• Title（参考訳）: 閉じ込めは埋設されたシリコン量子井戸で4K以上の谷を分裂させる
• Authors: Davide Degli Esposti, Emma Catherine Brann, Asser Elsayed, Davide Costa, Mark Friesen, Giordano Scappucci,
• Abstract要約: シリコンスピン量子ビットでは、ほぼ縮退した伝導バンドバレーは、単一スピン計算ベースから漏れチャネルを生成する。 ここでは, 埋設シリコン量子井戸における単一電子スピン量子ビットの関連エネルギースケールを, 低障害と高谷分割のために共同設計した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.410492188035848
• License: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/4.0/
• Abstract: Controlling the energy scales of a quantum system is essential for defining robust qubits. In silicon spin qubits, the nearly degenerate conduction-band valleys create a leakage channel from the single-spin computational basis, posing a challenge to scaling and to shuttling-based architectures. Here, we measure the relevant energy scales of single-electron spin qubits in buried silicon quantum wells co-designed for low disorder and high valley splitting. Across a linear array of four quantum dots with an average orbital energy of 2.4(2) meV, we report an average single-electron valley splitting of 0.40(6) meV and an average two-electron singlet-triplet splitting of 0.24(7) meV. In three dots, we observe a strong correlation between valley splitting and orbital energy, with an average linear coefficient of $\approx 0.22$ (meV/meV), demonstrating that electrostatic confinement can increase the valley splitting by several hundred microelectronvolts. In contrast, the remaining dot exhibits the highest valley splitting of 0.76(2) meV and low correlation, suggesting excellent characteristics for spin-qubit operation. Our findings demonstrate that strong confinement can be exploited in buried quantum wells to effectively enhance the valley splitting, thereby establishing a viable path toward the realization of shuttling and sparse-occupation-based architectures in low-disorder heterostructures.
• Abstract（参考訳）: 量子系のエネルギースケールを制御することは、ロバスト量子ビットを定義するのに不可欠である。 シリコンスピン量子ビットでは、ほぼ縮退した伝導帯の谷は単一スピンの計算ベースから漏れチャネルを形成し、スケーリングとシャットリングベースのアーキテクチャに挑戦する。 ここでは, 埋設シリコン量子井戸における単一電子スピン量子ビットの関連エネルギースケールを, 低障害と高谷分割のために共同設計した。 平均軌道エネルギー 2.4(2) meV の4つの量子ドットの線形配列全体にわたって、平均単電子谷分割は 0.40(6) meV で、平均二電子一重項分割は 0.24(7) meV である。 3つの点において、谷分割と軌道エネルギーの相関が強く、平均線形係数は$\approx 0.22$ (meV/meV)であり、静電閉じ込めが数百マイクロボルトの谷分割を増大させることを示した。 対照的に、残りのドットは0.76(2)meVの谷分割と低い相関を示し、スピンキュービット演算に優れた特性を示す。 本研究は, 埋設量子井戸において強い閉じ込めを生かし, 谷分割を効果的に促進し, 低次ヘテロ構造におけるシャットリングおよびスパース占有型アーキテクチャの実現に向けた有効な経路を確立することを目的とする。

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