• 文献检索
  • 文档翻译
  • 深度研究
  • 学术资讯
  • Suppr Zotero 插件Zotero 插件
  • 邀请有礼
  • 套餐&价格
  • 历史记录
应用&插件
Suppr Zotero 插件Zotero 插件浏览器插件Mac 客户端Windows 客户端微信小程序
定价
高级版会员购买积分包购买API积分包
服务
文献检索文档翻译深度研究API 文档MCP 服务
关于我们
关于 Suppr公司介绍联系我们用户协议隐私条款
关注我们

Suppr 超能文献

核心技术专利:CN118964589B侵权必究
粤ICP备2023148730 号-1Suppr @ 2026

文献检索

告别复杂PubMed语法,用中文像聊天一样搜索,搜遍4000万医学文献。AI智能推荐,让科研检索更轻松。

立即免费搜索

文件翻译

保留排版,准确专业,支持PDF/Word/PPT等文件格式,支持 12+语言互译。

免费翻译文档

深度研究

AI帮你快速写综述,25分钟生成高质量综述,智能提取关键信息,辅助科研写作。

立即免费体验

多电子介体中的快速自旋交换。

Fast spin exchange across a multielectron mediator.

机构信息

Center for Quantum Devices and Station Q Copenhagen, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen, 2100, Copenhagen, Denmark.

Centre for Engineered Quantum Systems, School of Physics, The University of Sydney, Sydney, NSW, 2006, Australia.

出版信息

Nat Commun. 2019 Mar 13;10(1):1196. doi: 10.1038/s41467-019-09194-x.

DOI:10.1038/s41467-019-09194-x
PMID:30867427
原文链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6416330/
Abstract

Scalable quantum processors require tunable two-qubit gates that are fast, coherent and long-range. The Heisenberg exchange interaction offers fast and coherent couplings for spin qubits, but is intrinsically short-ranged. Here, we demonstrate that its range can be increased by employing a multielectron quantum dot as a mediator, while preserving speed and coherence of the resulting spin-spin coupling. We do this by placing a large quantum dot with 50-100 electrons between a pair of two-electron double quantum dots that can be operated and measured simultaneously. Two-spin correlations identify coherent spin-exchange processes across the multielectron quantum dot. We further show that different physical regimes of the mediated exchange interaction allow a reduced susceptibility to charge noise at sweet spots, as well as positive and negative coupling strengths up to several gigahertz. These properties make multielectron dots attractive as scalable, voltage-controlled coherent coupling elements.

摘要

可扩展量子处理器需要可调谐的双量子比特门,这些门需要快速、相干且长程。海森堡交换相互作用为自旋量子比特提供了快速和相干的耦合,但本质上是短程的。在这里,我们通过使用多电子量子点作为介体来证明其范围可以增加,同时保持自旋-自旋耦合的速度和相干性。我们通过在一对可以同时操作和测量的双电子双量子点之间放置一个带有 50-100 个电子的大量子点来实现这一点。双自旋相关性确定了跨多电子量子点的相干自旋交换过程。我们进一步表明,介导的交换相互作用的不同物理状态允许在甜蜜点处降低对电荷噪声的敏感性,并且耦合强度可以达到几个千兆赫的正值和负值。这些特性使得多电子点成为有吸引力的可扩展、电压控制的相干耦合元件。

https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/3d48/6416330/f498b183c88c/41467_2019_9194_Fig4_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/3d48/6416330/51ec0da905c9/41467_2019_9194_Fig1_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/3d48/6416330/8d815d06174e/41467_2019_9194_Fig2_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/3d48/6416330/4dcb3a3e50a7/41467_2019_9194_Fig3_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/3d48/6416330/f498b183c88c/41467_2019_9194_Fig4_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/3d48/6416330/51ec0da905c9/41467_2019_9194_Fig1_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/3d48/6416330/8d815d06174e/41467_2019_9194_Fig2_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/3d48/6416330/4dcb3a3e50a7/41467_2019_9194_Fig3_HTML.jpg
https://cdn.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/blobs/3d48/6416330/f498b183c88c/41467_2019_9194_Fig4_HTML.jpg

相似文献

1
Fast spin exchange across a multielectron mediator.多电子介体中的快速自旋交换。
Nat Commun. 2019 Mar 13;10(1):1196. doi: 10.1038/s41467-019-09194-x.
2
Three-electron spin qubits.三电子自旋量子比特。
J Phys Condens Matter. 2017 Oct 4;29(39):393001. doi: 10.1088/1361-648X/aa761f. Epub 2017 May 31.
3
A shuttling-based two-qubit logic gate for linking distant silicon quantum processors.一种用于连接远距离硅量子处理器的基于穿梭的双量子比特逻辑门。
Nat Commun. 2022 Sep 30;13(1):5740. doi: 10.1038/s41467-022-33453-z.
4
Tunable Spin-Qubit Coupling Mediated by a Multielectron Quantum Dot.多电子量子点调控的量子比特耦合。
Phys Rev Lett. 2015 Jun 5;114(22):226803. doi: 10.1103/PhysRevLett.114.226803. Epub 2015 Jun 4.
5
Coherent spin-state transfer via Heisenberg exchange.通过海森堡交换实现相干自旋态转移。
Nature. 2019 Sep;573(7775):553-557. doi: 10.1038/s41586-019-1566-8. Epub 2019 Sep 25.
6
A two-qubit gate between phosphorus donor electrons in silicon.硅中磷施主电子之间的两量子比特门。
Nature. 2019 Jul;571(7765):371-375. doi: 10.1038/s41586-019-1381-2. Epub 2019 Jul 17.
7
Bell-state tomography in a silicon many-electron artificial molecule.硅基多电子人工分子中的贝尔态层析成像
Nat Commun. 2021 May 28;12(1):3228. doi: 10.1038/s41467-021-23437-w.
8
Coherent spin-exchange via a quantum mediator.通过量子介体实现相干自旋交换。
Nat Nanotechnol. 2017 Jan;12(1):26-30. doi: 10.1038/nnano.2016.188. Epub 2016 Oct 10.
9
Conditional rotation of two strongly coupled semiconductor charge qubits.两个强耦合半导体电荷量子比特的条件旋转
Nat Commun. 2015 Jul 17;6:7681. doi: 10.1038/ncomms8681.
10
Negative Spin Exchange in a Multielectron Quantum Dot.多电子量子点中的负自旋交换
Phys Rev Lett. 2017 Dec 1;119(22):227701. doi: 10.1103/PhysRevLett.119.227701. Epub 2017 Nov 30.

引用本文的文献

1
Exploring Entanglement Spectra and Phase Diagrams in Multi-Electron Quantum Dot Chains.探索多电子量子点链中的纠缠谱和相图。
Entropy (Basel). 2025 Apr 29;27(5):479. doi: 10.3390/e27050479.
2
A shuttling-based two-qubit logic gate for linking distant silicon quantum processors.一种用于连接远距离硅量子处理器的基于穿梭的双量子比特逻辑门。
Nat Commun. 2022 Sep 30;13(1):5740. doi: 10.1038/s41467-022-33453-z.
3
Adiabatic quantum state transfer in a semiconductor quantum-dot spin chain.半导体量子点自旋链中的绝热情量子态转移

本文引用的文献

1
Coherent spin-photon coupling using a resonant exchange qubit.利用共振交换量子比特实现相干自旋-光子耦合。
Nature. 2018 Aug;560(7717):179-184. doi: 10.1038/s41586-018-0365-y. Epub 2018 Jul 25.
2
A programmable two-qubit quantum processor in silicon.硅基可编程两量子比特量子处理器。
Nature. 2018 Mar 29;555(7698):633-637. doi: 10.1038/nature25766. Epub 2018 Feb 14.
3
A coherent spin-photon interface in silicon.硅中的相干自旋-光子界面。
Nat Commun. 2021 Apr 12;12(1):2156. doi: 10.1038/s41467-021-22416-5.
4
Sound-driven single-electron transfer in a circuit of coupled quantum rails.声驱动耦合量子轨道中的单电子转移。
Nat Commun. 2019 Oct 8;10(1):4557. doi: 10.1038/s41467-019-12514-w.
5
Coherent spin-state transfer via Heisenberg exchange.通过海森堡交换实现相干自旋态转移。
Nature. 2019 Sep;573(7775):553-557. doi: 10.1038/s41586-019-1566-8. Epub 2019 Sep 25.
Nature. 2018 Mar 29;555(7698):599-603. doi: 10.1038/nature25769. Epub 2018 Feb 14.
4
Strong spin-photon coupling in silicon.硅中的强自旋-光子耦合。
Science. 2018 Mar 9;359(6380):1123-1127. doi: 10.1126/science.aar4054. Epub 2018 Jan 25.
5
Negative Spin Exchange in a Multielectron Quantum Dot.多电子量子点中的负自旋交换
Phys Rev Lett. 2017 Dec 1;119(22):227701. doi: 10.1103/PhysRevLett.119.227701. Epub 2017 Nov 30.
6
Resonantly driven CNOT gate for electron spins.共振驱动的电子自旋 CNOT 门。
Science. 2018 Jan 26;359(6374):439-442. doi: 10.1126/science.aao5965. Epub 2017 Dec 7.
7
Spectrum of the Nuclear Environment for GaAs Spin Qubits.砷化镓自旋量子比特的核环境光谱
Phys Rev Lett. 2017 Apr 28;118(17):177702. doi: 10.1103/PhysRevLett.118.177702.
8
Coherent spin-exchange via a quantum mediator.通过量子介体实现相干自旋交换。
Nat Nanotechnol. 2017 Jan;12(1):26-30. doi: 10.1038/nnano.2016.188. Epub 2016 Oct 10.
9
Noise Suppression Using Symmetric Exchange Gates in Spin Qubits.利用自旋量子位中的对称交换门实现噪声抑制。
Phys Rev Lett. 2016 Mar 18;116(11):116801. doi: 10.1103/PhysRevLett.116.116801. Epub 2016 Mar 16.
10
Reduced Sensitivity to Charge Noise in Semiconductor Spin Qubits via Symmetric Operation.通过对称操作降低半导体自旋量子位对电荷噪声的敏感性。
Phys Rev Lett. 2016 Mar 18;116(11):110402. doi: 10.1103/PhysRevLett.116.110402. Epub 2016 Mar 16.