Non-symmetric Pauli spin blockade in a silicon double quantum dot
Non-symmetric Pauli spin blockade in a silicon double quantum dot
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硅双量子点中的非对称泡利自旋封锁
DOI：
10.1038/s41534-024-00820-1
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发表时间：
2024
影响因子：
7.6
通讯作者：
Lundberg T
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Lundberg T
门定义的硅量子点中的自旋量子比特由于其大规模量子计算的潜力而受到越来越多的关注。这种自旋量子位的读出是通过泡利自旋封锁（PSB）最准确和可扩展地完成的，然而，各种机制可能会提升PSB并使读出复杂化。在这项工作中，我们提出了一个多电子低对称性双量子点（DQD）的硅纳米线中的光生载流子的实验研究。我们报告的非对称PSB的观察，表现为封锁隧穿时，自旋被投射到一个量子点对，但允许隧穿时，投影到其他。通过分析DQD与读出腔的相互作用，我们发现PSB提升是由不同电子自旋流形之间7.90 μeV的大耦合引起的，并且隧穿是不相干的。此外，在16个电荷配置的DQD的磁谱，使重建的DQD的能谱，并揭示了提升机制是能级选择性的。我们的研究结果表明增强的自旋轨道耦合，这可能使硅纳米线中的电子自旋的全电量子位控制。
Spin qubits in gate-defined silicon quantum dots are receiving increased attention thanks to their potential for large-scale quantum computing. Readout of such spin qubits is done most accurately and scalably via Pauli spin blockade (PSB), however, various mechanisms may lift PSB and complicate readout. In this work, we present an experimental study of PSB in a multi-electron low-symmetry double quantum dot (DQD) in silicon nanowires. We report on the observation of non-symmetric PSB, manifesting as blockaded tunneling when the spin is projected to one QD of the pair but as allowed tunneling when the projection is done into the other. By analyzing the interaction of the DQD with a readout resonator, we find that PSB lifting is caused by a large coupling between the different electron spin manifolds of 7.90 μeV and that tunneling is incoherent. Further, magnetospectroscopy of the DQD in 16 charge configurations, enables reconstructing the energy spectrum of the DQD and reveals the lifting mechanism is energy-level selective. Our results indicate enhanced spin-orbit coupling which may enable all-electrical qubit control of electron spins in silicon nanowires.
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