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硅量子点耦合核自旋量子比特

09/12/2019

B Hensen,W Huang,CH Yang,KW Chan,J Yoneda,T Tanttu,FE Hudson,A Laucht,KM Itoh,TD Ladd,A Morello,AS Dzurak

Nature Nanotechnology (2019)

硅量子点耦合核自旋量子比特

固态的单核自旋是未来量子计算的潜在平台1,2,3,因为它们具有长的相干时间4,5,6并提供出色的可控性7。测量可以通过局域电子进行,例如单原子掺杂中的电子8,9或晶体缺陷10,11,12。然而,建立多个掺杂剂或缺陷之间的长期相互作用是具有挑战性的13,14。相反,在光刻定义的量子点中,可调谐的中间点电子隧道允许电子自旋量子位在邻近的点直接耦合15,16,17,18,19,20。此外,与半导体制造技术的兼容性21可以允许在未来扩展到大量量子位。不幸的是,超精细相互作用通常太弱,无法处理单核。这里我们表明,对于硅金属-氧化物-半导体量子点中的电子,超精细相互作用足以初始化、读出和控制单个 29Si 核自旋。这种方法将核自旋的长相干时间与量子点系统的灵活性和可扩展性结合起来。我们展示了核自旋量子位的高保真投影读出和控制,以及核自旋和电子自旋之间的纠缠。至关重要的是,我们发现当电子在量子点之间移动时,核自旋和电子自旋都保持了它们的一致性。因此,我们设想通过电子穿梭实现远程核-核纠缠3。我们的结果建立了量子点中的核自旋作为量子处理的强大新资源。

大学:UNSW 悉尼

作者中心参与者:Wister Huang 先生,Kok Wai Chan 博士,Tuomo Tanttu 博士,Fay E 博士。 hudson,Arne Laucht 博士,Andrea Morello 教授,Andrew S. dzurak,Bas 恒胜、致焕阳、 6月米田、康平米。 itoh,Thaddeus D. 激光测距仪

来源:自然纳米技术

出版物类型:参考期刊文章

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