通过kk?pp方法在SOI量子点中优化单孔自旋量子比特 模拟与微扰分析

《IEEE Transactions on Quantum Engineering》：Single Hole Spin Qubit Optimization in SOI Quantum Dots Via kk?pp Simulations and Perturbative Analysis

　　

摘要：

硅纳米结构中的孔自旋量子比特通过电偶极自旋共振（EDSR）实现快速的全电控制，但其性能严重依赖于器件几何形状。在这项工作中，通过结合静电分析和kk?pp对磁场强度线性相关的Rabi频率的微扰模型进行模拟，确定了硅在绝缘体（SOI）量子点中单孔自旋量子比特的优化准则。基于文献中深入研究的参考器件，回顾了控制Rabi频率的主要因素，并强调了与纳米线横截面长轴平行的射频电场分量的关键作用。基于这些见解，提出了两种旨在增强该电场分量的替代器件设计，利用了栅极几何形状和晶体取向。在无应变的情况下，峰值Rabi频率相比参考器件提高了四倍以上，尽管退相干时间有所缩短，但品质因数仍提高了10%以上。Q_2?。然后，在均匀的平面双轴应变条件下重复了分析，通常获得了更高的Rabi频率，并伴有更短的退相干时间，从而提高了Q_2?，尽管这种改进强烈依赖于应变值，但仍可接近一个数量级。