我學者實現硅基量子芯片中自旋軌道耦合強度的高效調控

2022-05-04 11:57:20 來源: 科技日報 作者: 吳長鋒

科技日報記者 吳長鋒

記者從中國科學技術大學獲悉,該校郭光燦院士團隊郭國平教授、李海歐教授等人與合作者合作,在硅基鍺空穴量子點中實現了自旋軌道耦合強度的高效調控,為該體系實現自旋軌道開關以及提升自旋量子比特的品質提供了重要的指導意義。研究成果日前在線發表在國際應用物理知名期刊《應用物理評論》上。

硅基自旋量子比特因為其較長的量子退相干時間以及高操控保真度而受到廣泛關注,是未來實現量子計算機的有力競爭者。除此之外,它與現代半導體工藝相兼容的特點使其大規模擴展成為可能。高操控保真度要求比特在擁有較長的量子退相干時間的同時具備足夠快的操控速率。由于傳統的比特操控方式電子自旋共振受到加熱效應的限制,其翻轉速率較慢。當體系中存在較強的自旋軌道耦合時,理論和實驗研究都表明可以利用電偶極自旋共振實現自旋比特的翻轉,其翻轉速率與自旋軌道耦合強度成正比,可以大大提高比特操控速率。

研究人員在前期工作的基礎上,系統地測量了自旋阻塞區間漏電流隨外磁場大小和量子點能級失諧量的變化關系,通過理論建模和數值分析,得到了體系內的自旋軌道強度。通過調節柵極電壓并改變雙量子點間的耦合強度,實現了體系中自旋軌道耦合強度的大范圍調控。同時,研究表明:可以通過調節體系內的自旋耦合強度并改變納米線的生長方向,既可以在動量空間找到一個自旋軌道耦合完全關閉的位置,也可以利用自旋軌道開關找到在實現比特超快操控速率的同時,使得比特保持較長的量子退相干時間的最佳操控點。

這一新的發現為實現比特高保真度操控以及提升自旋量子比特的品質提供了重要的研究基礎。

(中國科大供圖)

責任編輯: 何沛蓯
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