Acoplamiento longitudinal entre qubits de espín impulsados eléctricamente y un resonador

En el núcleo del éxito de los qubits de espín semiconductores está la capacidad de manipularlos eléctricamente, habilitada por las interacciones espín-órbita. Sin embargo, la mayoría de las implementaciones requieren campos magnéticos externos para definir el qubit de espín, los cuales a su vez activan varios mecanismos de ruido de carga. Aquí estudiamos qubits de espín confinados en puntos cuánticos a campos magnéticos cero que son impulsados periódicamente por campos eléctricos y están acoplados a un resonador de microondas. Usando la teoría de Floquet, identificamos un qubit de espín Floquet bien definido originado de los estados de espín degenerados más bajos en ausencia de conducción. Encontramos acoplamientos tanto transversales como longitudinales entre el qubit de espín Floquet y el resonador, que pueden activarse selectivamente modificando la frecuencia de conducción. Mostramos cómo estos acoplamientos pueden facilitar una lectura rápida del qubit y la implementación de una puerta CPHASE de dos qubits. Finalmente, usamos la teoría de perturbaciones adiabáticas para demostrar que los acoplamientos espín-fotón se originan en la geometría no abeliana de los estados conferida por las interacciones espín-órbita, haciendo que estos hallazgos sean generales y aplicables a una amplia variedad de qubits de espín en estado sólido.