研究發(fā)現：硅基鍺空穴量子點(diǎn)實(shí)現自旋軌道耦合強度高效調控

記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)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(diǎn)中實(shí)現了自旋軌道耦合強度的高效調控，為該體系實(shí)現自旋軌道開(kāi)關(guān)以及提升自旋量子比特的品質(zhì)提供了重要的指導意義。研究成果日前在線(xiàn)發(fā)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(cháng)的量子退相干時(shí)間以及高操控保真度而受到廣泛關(guān)注，是未來(lái)實(shí)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(diǎn)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(cháng)的量子退相干時(shí)間的同時(shí)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(shí)，理論和實(shí)驗研究都表明可以利用電偶極自旋共振實(shí)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(chǎng)大小和量子點(diǎn)能級失諧量的變化關(guān)系，通過(guò)理論建模和數值分析，得到了體系內的自旋軌道強度。通過(guò)調節柵極電壓并改變雙量子點(diǎn)間的耦合強度，實(shí)現了體系中自旋軌道耦合強度的大范圍調控。同時(shí)，研究表明：可以通過(guò)調節體系內的自旋耦合強度并改變納米線(xiàn)的生長(cháng)方向，既可以在動(dòng)量空間找到一個(gè)自旋軌道耦合完全關(guān)閉的位置，也可以利用自旋軌道開(kāi)關(guān)找到在實(shí)現比特超快操控速率的同時(shí)，使得比特保持較長(cháng)的量子退相干時(shí)間的最佳操控點(diǎn)。

這一新的發(fā)現為實(shí)現比特高保真度操控以及提升自旋量子比特的品質(zhì)提供了重要的研究基礎。(科技日報記者 吳長(cháng)鋒)

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