論文の概要: Device characterization of Si$/$SiGe double quantum dots using exchange oscillations in Earth's magnetic field

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2608.31093v1
• Date: Mon, 31 Aug 2026 17:02:10 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-09-01 18:31:31.529821
• Title: Device characterization of Si$/$SiGe double quantum dots using exchange oscillations in Earth's magnetic field
• Title（参考訳）: 交換振動を用いたSi$/$SiGe二重量子ドットのデバイス特性評価
• Abstract要約: 等方的に濃縮したSi/SiGe中の残留核スピンによって生じる固有磁場勾配を用いて、2つの量子ドット間の交換振動を評価ツールとして実装する。 これらの結果は、交換専用および関連する半導体量子ビット符号化のための、より単純で関連性の高いゼロフィールド診断として、本質的な漸進的な交換発振を確立する。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.2952944084752989
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Exchange-based semiconductor qubits encompass a broad family of encodings constructed from singlet- and triplet-like spin states, several of which are compatible with operation at zero applied magnetic field. Their reliable operation requires characterization of environmental noise, residual idle interactions, and exchange-dependent decay, but this characterization often relies on multi-axis control calibration or deliberately engineered magnetic-field gradients. A simpler zero-applied-field diagnostic is particularly valuable for hybrid semiconductor-superconductor systems, in which magnetic fields can degrade superconducting components. Here, we use the intrinsic magnetic-field gradient produced by residual nuclear spins in isotopically enriched Si/SiGe to implement exchange oscillations between two quantum dots as a characterization tool without a micromagnet, dynamic nuclear polarization, or prior multi-axis calibration. Using Carr-Purcell-Meiboom-Gill exchange sequences, we extend the singlet coherence from $T_2^*=1.17\pm0.02~μ$s to $T_2^{\mathrm{CPMG}}=74.8\pm1.8~μ$s with $N=70$ refocusing pulses. The oscillation phase resolves residual exchange in the tens-of-kilohertz regime and enables it to be mapped across the $(1,1)$ charge cell. These results establish intrinsic-gradient exchange oscillations as a simple, more relevant zero-field diagnostic for exchange-only and related semiconductor qubit encodings that is amenable to rapid, high-throughput device characterization.
• Abstract（参考訳）: 交換ベースの半導体量子ビットは、一重項および三重項のようなスピン状態から構築された幅広いエンコーディングの族を含み、そのうちのいくつかはゼロ印加磁場での操作と互換性がある。 その信頼性の高い動作には、環境ノイズ、残留アイドル相互作用、交換依存崩壊の特徴づけが必要であるが、この特性は多軸制御キャリブレーションや意図的に設計された磁場勾配に依存することが多い。 より単純なゼロアプライドフィールド診断は、磁場が超伝導部品を分解できるハイブリッド半導体超伝導体システムに特に有用である。 ここでは,2つの量子ドット間の交換振動を,マイクロマグネットや動的核偏光,あるいはそれ以前の多軸キャリブレーションのないキャラクタリゼーションツールとして実装するために,等方的に濃縮したSi/SiGe中の残留核スピンによって生じる固有磁場勾配を用いる。 Carr-Purcell-Meiboom-Gill交換系列を用いて、単項コヒーレンスを$T_2^*=1.17\pm0.02~μ$sから$T_2^{\mathrm{CPMG}}=74.8\pm1.8~μ$sに拡張し、$N=70$再焦点パルスとする。 振動相はキロヘルツ系の残留交換を解消し、1,1$の電荷セルにマッピングできる。 これらの結果は、交換専用および関連する半導体量子ビット符号化のための、より単純で関連性の高いゼロフィールド診断として、本質的な漸進的な交換発振を確立する。

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