28Si/SiGe에서 다전자 스핀 상태에 결합된 장(field) 구배 구동 싱글렛-트리플렛 큐비트의 코히어런스

설계된 스핀-전기 결합은 반도체 나노구조 내 스핀 큐비트를 효율적으로 조작하고 개별적으로 제어할 수 있도록 한다. 실리콘 내 단일 스핀 기반 큐비트를 구동하고 엉킴을 생성하기 위해 마이크로자석을 이용한 합성 스핀-궤도 결합이 널리 연구되고 있지만, 동위원소 정제 실리콘에서 마이크로자석으로 인코딩된 스핀 큐비트의 저대역 제어는 덜 연구되었다. 본 연구에서는 28Si/SiGe의 게이트 정의 이중 양자점에서 온칩 마이크로자석을 사용하여 빠른 싱글렛-트리플렛 큐비트 진동(~100 MHz)을 보여주었고, 인코딩된 스핀 큐비트의 진동 품질 계수가 580을 초과함을 입증하였다. 코히어런스 시간 T2*는 전위 이탈과 외부 자기장에 따른 함수로 분석되었다. 약한 자기장에서는 코히어런스가 주파수에 의존하지 않는 노이즈에 의해 제한되며, 이 노이즈의 시간 스케일은 약 100 ms의 전형적 데이터 획득 시간보다 빠르다. 이는 에르고딕 한계에서 T2*를 1 μs 이하로 제한한다. 우리는 큐비트가 인근 양자점의 스핀 상태와 크기가 크고 코히런트한 결합을 한다는 증거를 제시하며, 적절한 스핀-전기 결합이 (1,1) 전하 구성 상태에서 전하 기반 2큐비트 게이트를 가능하게 할 수 있음을 보여준다.