自旋-轨道耦合平面约瑟夫森结中束缚于约瑟夫森涡旋的安德烈夫自旋量子比特
该研究团队提出了一种基于平面约瑟夫森结的安德烈夫自旋量子位(ASQ)变体设计方案,该方案利用弱垂直磁场中自旋轨道耦合二维电子气(2DEG)系统实现。磁场在结区诱导出线性相位梯度,产生可承载低能安德烈夫束缚态(ABSs)的约瑟夫森涡旋。研究表明,在特定参数范围内,相位梯度与自旋轨道耦合的协同效应可稳定奇费米子宇称基态,此时单个约瑟夫森涡旋会束缚一个自旋相关的低能自由度,该自由度在能量上与其他ABSs分离。这种低能自由度可用于定义一类特殊的ASQ——涡旋自旋量子位(VSQ)。 该工作证明VSQ的单量子门操作可通过磁通驱动实现,而读取操作则可通过改造传统ASQ所用的电路量子电动力学(cQED)技术来完成。研究人员进一步阐述了如何利用交流电流驱动实现纠缠双量子门操作。与常规ASQ方案相比,VSQ有望显著降低器件复杂度和硬件开销,同时保留基于超导电流的读取、单量子门操作和长程双量子门等关键优势。
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