作者： Jan A. Krzywda, Łukasz Cywiński
摘要：
电子穿梭是目前扩展半导体量子点自旋量子比特规模的研究方向之一。沿着一系列隧穿耦合量子点进行绝热自旋量子比特转移是可能的方案之一。在此方案中，我们从理论上分析了在两个隧穿耦合量子点之间绝热转移的自旋量子比特的退相干。我们关注塞曼劈裂低于隧穿耦合强度的区域，此时不存在伴随自旋翻转的量子点间隧穿。我们分析了基于硅和砷化镓量子点的自旋相干电子转移中的误差来源。除了每个量子点内自旋劈裂涨落对静态自旋量子比特有限 $T_{2}^{*}$ 的明显影响外，我们还考虑了由失谐扫描激活的效应：由电荷噪声和声子导致的电荷转移失败；在隧穿诱导的两个量子点局域态反交叉点处自旋轨道混合增强导致的自旋弛豫；以及由耦合到电子电荷的低频和高频噪声引起的自旋退相干。我们证明后一种效应是由两个量子点间塞曼劈裂的差异所激活的。重要的是，所有误差机制在低隧穿耦合下都更为危险。我们的结果表明，在没有微磁体的情况下，最大化相干转移保真度与最小化电荷转移误差的目标是一致的，后者在 J. A. Krzywda 和 L. Cywiński, Phys. Rev. B 104 075439 (2021) 中已有考虑。对于硅材料，我们建议当目标是以低于 $10^{-3}$ 的误差相干地转移一个自旋量子比特穿过一个长度约 $10 \ \mu$m、包含约 $100$ 个量子点的阵列时，隧穿耦合应满足 $ 2t_c \gtrsim 60 \ \mu$eV。
主题/分类：
- 凝聚态物理 > 介观与纳米物理 (Mesoscale and Nanoscale Physics, cond-mat.mes-hall)
- 量子物理 (Quantum Physics, quant-ph)
提交/修订日期： 2024年5月20日提交，2024年11月22日修订 (v3)
期刊参考： Phys. Rev. B 111, 115305 (2025)