論文の概要: Valley transitions during spin shuttling in Si/SiGe heterostructures

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2610.08984v1
• Date: Tue, 06 Oct 2026 18:44:39 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2026-10-08 21:58:22.559256
• Title: Valley transitions during spin shuttling in Si/SiGe heterostructures
• Title（参考訳）: Si/SiGeヘテロ構造におけるスピンシャットリング中の谷転移
• Abstract要約: バレー励起はSi/SiGeヘテロ構造におけるコヒーレントスピンシャットリングの最大の課題の1つである。 我々は,Si/SiGeヘテロ構造におけるスピンシャットリング中の谷のダイナミクスを,移動量子ドットの2つの低層谷状態によって与えられる2レベル系を考慮し検討した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/
• Abstract: Valley excitations are considered one of the biggest challenges for a coherent spin shuttling in Si/SiGe heterostructures. In this work we theoretically investigate the valley dynamics during spin shuttling in a Si/SiGe heterostructure by considering a two-level system given by the two low-lying valley states of the mobile quantum dot. We assume that the electron is initially in the valley ground state and analyze the evolution of this state during shuttling. We find that, depending on the shuttling velocity, the system can be in three distinct regimes. In one of these regimes, the quantum information is preserved even in the presence of the valley excitations, allowing for coherent spin shuttling independently of the shuttling distance. This regime is obtained for a shuttling velocity of tens of m/s, a desired regime where dephasing mechanisms, such as spin-valley hotspots and spatially varying spin splitting, can be suppressed. This result is in accordance with recent experimental work that obtained a high spin shuttling fidelity after a fast and long shuttling. We also propose strategies based on the Partial Landau-Zener model to enhance the valley shuttling fidelity, which was found to be much more efficient than previously proposed strategies based on the standard Landau-Zener model.
• Abstract（参考訳）: 谷の励起はSi/SiGeヘテロ構造におけるコヒーレントスピンシャットリングの最大の課題の1つであると考えられている。 本研究では,Si/SiGeヘテロ構造におけるスピンシャットリング中の谷のダイナミクスを,移動量子ドットの2つの低層谷状態が与える2レベル系を考慮した理論的検討を行った。 電子は当初バレー基底状態にあると仮定し、シャットリング中にこの状態の進化を分析する。 シャットリング速度によって、システムは3つの異なる状態にあることが分かる。 これらの状態の1つでは、量子情報は谷の励起の存在下でも保存され、シャットリング距離とは無関係にコヒーレントスピンが閉じられる。 この状態は、スピンバレーホットスポットや空間的に変化するスピンスプリッティングなどのデファス機構を抑制できる所望の状態である、数十m/sのシャットリング速度で得られる。 この結果は、高速で長いシャットリングの後、高スピンシャットリング忠実度を得た最近の実験結果と一致している。 また,従来提案されていた標準ランダウ-ツェナーモデルに基づく戦略よりもはるかに効率的であることが判明した谷閉鎖忠実度を高めるために,部分ランダウ-ツェナーモデルに基づく戦略を提案する。

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