硅/硅锗垂直双量子点中电子自旋量子比特的无微磁体操作
该研究团队在Si/Si1-xGex/Si双阱异质结构中构建垂直双量子点(DQD),通过实际器件建模与数值模拟,实现了对Loss-DiVincenzo(LD)电子自旋量子比特的全电学调控。研究发现:由于DQD中涌现的自旋轨道相互作用及栅电极应变作用,虽仅有百分比量级但确实存在g张量变化;同时观测到约250μeV量级的显著能谷劈裂(Ev)。这些特性为快速电控单量子比特旋转提供了多种途径——交流电场可诱发电偶极自旋共振(EDSR),而交流磁场中的电子自旋共振(ESR)则可通过栅极调控DQD中变化的g因子实现电学操控。研究还证明,在垂直与水平方向相邻量子点间穿梭电子,可实现亚纳秒级超快单量子比特门操作。值得注意的是,该DQD架构完全无需微磁体,显著提升了半导体代工厂中LD自旋量子比特的可扩展性。

