論文の概要: Superfast hole spin qubits enabled by uniaxial strain-boosted spin-orbit coupling
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.18483v1
- Date: Wed, 19 Aug 2026 03:15:23 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2026-08-20 20:13:55.265249
- Title: Superfast hole spin qubits enabled by uniaxial strain-boosted spin-orbit coupling
- Title（参考訳）: 一軸ひずみボス型スピン軌道カップリングによる超高速ホールスピン量子ビットの創製
- Abstract要約: 半導体ヘテロ構造に閉じ込められた2次元(2次元)電子/ホールガスは弱いラシュバスピン軌道カップリング(SOC)に苦しむ
我々は,Ge/SiGe量子井戸(QWs)の上部ホールサブバンドの線形Rashba SOCを,相補的金属酸化物-半導体技術アクセス性ひずみにより著しく向上させることができることを示した。
さらに、Rashba SOCの強化により、Ge/SiGe QWに閉じ込められたホールスピン量子ビットのラビ周波数が2桁から40GHzに向上することを示す。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 9.282019069415439
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Two-dimensional (2D) electron/hole gases confined in semiconductor heterostructures suffer from weak Rashba spin-orbit coupling (SOC) for manipulating spin degreee of freedom via an electric rather than a magnetic field. Here, we show that complementary metal-oxide-semiconductor technology-accessible strain could substantially enhance the linear Rashba SOC of the top hole subband in Ge/SiGe quantum wells (QWs) to a level comparable to that of 2D Rashba materials through enhancing the mixture of the light-hole and heavy-hole bands. We further show that strongly enhanced Rashba SOC boosts the Rabi frequency of hole spin qubits confined in Ge/SiGe QWs by two orders of magnitude to an unprecedented 40 GHz, more than one order of magnitude faster than other qubit platforms. We also demonstrate that the hole spin rotation with Rabi frequency > 25 GHz enters a new regime being immune to gate control-induced electric noise, opening a new avenue to simultaneously improve the gate speed and gate fidelity. Our findings provide a new routine to substantially enhance the Rashba SOC in 2D semiconductor hole gases to a level that is great for spintronic applications.
- Abstract（参考訳）: 半導体ヘテロ構造に閉じ込められた2次元(2次元)電子/ホールガスは、磁場ではなく電気によってスピンの次数を操作する弱いラシュバスピン軌道結合(SOC)に悩まされる。
本稿では,Ge/SiGe量子井戸(QWs)の上部ホールサブバンドのリニアRashba SOCを,光孔バンドと重孔バンドの混合により2D Rashba材料に匹敵するレベルまで著しく高めることができることを示す。
さらに、Rashba SOCの強化により、Ge/SiGe QWsに閉じ込められたホールスピン量子ビットのラビ周波数が、他のキュービットプラットフォームよりも1桁早く、前例のない40GHzに2桁向上することが示されている。
また、Rabi周波数>25GHzのホールスピン回転は、ゲート制御誘起電気ノイズに免疫する新しい状態に入り、ゲート速度とゲート忠実度を同時に向上する新たな経路を開くことを実証した。
本研究は,2次元半導体ホールガス中のRashba SOCを,スピントロニクスの応用に優れたレベルまで大幅に向上させる新たなルーチンを提供する。
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