Spatial Noise Correlations in a Si/SiGe Two-Qubit Device from Bell State Coherences
我们研究了具有集成微磁体的Si/SiGe双量子比特器件中的空间噪声关联。我们的方法依赖于无消相干子空间的概念，据此，我们测量两个不同的Bell状态的相干时间，设计为仅分别对相关或反相关噪声敏感。从这些测量中，我们发现作用在两个量子比特上的低频噪声存在弱相关性，而在高频噪声中没有检测到相关性。理论模型和数值模拟进一步深入了解了多个独立（反）相关噪声源对两个量子比特的非对称效应的加性效应。考虑到数据和我们对该系统物理的理解，这种情况是合理的。这项工作是高度相关的自旋量子位在量子点阵列的优化量子纠错码的设计，以及为优化未来的量子点阵列的设计。
2019-06-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enhanced intrinsic spin-orbit driving of a Loss-DiVincenzo qubit near the spin-valley hotspot in Si/SiGe
RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心有限公司）；Helmholtz Nano Facility (HNF)（亥姆霍兹纳米设施）；IHP - Leibniz Institute for High Performance Microelectronics（高性能微电子莱布尼茨研究所）；ARQUE Systems GmbH（ARQUE系统有限公司）
本文在Si/SiGe自旋谷热点附近实现i-SOC驱动的Loss-DiVincenzo量子比特，观测到拉比频率增强及不对称性等特性，为完善自旋谷物理理论模型提供实验依据。
2026-08-25 cond-mat.mes-hall
Impact of interface traps on charge noise, mobility and percolation density in Ge/SiGe heterostructures
IBM Research Europe - Zurich（IBM欧洲苏黎世研究中心）；IBM Quantum, T.J. Watson Research Center（IBM量子T.J.沃森研究中心）
该研究针对Ge/SiGe异质结自旋量子比特受电荷噪声限制相干性的问题，探究界面陷阱对输运特性与电荷噪声的影响，明确半导体-氧化物界面是主要电荷涨落源，为器件优化提供依据。
2023-10-09 cond-mat.mes-hall
Low-frequency charge noise in Si/SiGe quantum dots
硅中的电子自旋具有很长的相干时间，是一种很有前途的量子比特平台。然而，半导体中的电场噪声对量子点自旋量子比特中的大多数单量子比特和多量子比特操作提出了挑战。在这里，我们调查的低频电荷噪声谱的温度和铝氧化物栅介质厚度的Si/SiGe量子点重叠的栅极的依赖关系。我们发现电荷噪声随氧化铝厚度的增加而增加。我们还发现强点到点的噪声幅度和频谱的温度依赖性的变化。这些发现表明，每个量子点经历由两个能级系统的不同系综引起的噪声，每个系统具有不均匀的热激活能分布。两者合计，我们的研究结果表明，在Si/SiGe量子点中的电荷噪声起源于至少部分地从半导体表面附近的两个能级系统的非均匀分布。
2020-07-24 cond-mat.mes-hall
Coherence limit due to hyperfine interaction with nuclei in the barrier material of Si spin qubits
该研究利用密度泛函理论测定硅基自旋量子点不同势垒结构中原子的超精细张量，明确了非硅势垒原子对相干时间的限制作用及对应同位素浓度阈值，为硅自旋量子点的噪声优化提供理论依据。
2024-05-17 cond-mat.mes-hall
Spin Manipulation of Free 2-Dimensional Electrons in Si/SiGe Quantum Wells
量子计算机的物理实施例的一个重要要求是可以执行任意单量子比特操作。在自旋量子比特的情况下，这意味着任意自旋旋转必须是可能的。在这里，我们展示了自旋旋转的自由2维电子的合奏局限于硅量子阱嵌入在硅锗合金主机。在脉冲电子顺磁共振谱仪中，通过共振微波脉冲和施加的磁场来操纵自旋。从脉冲测量，我们推断在这个系统中的自旋相干时间约为3微秒，允许至少100个基本操作之前，退相干破坏自旋状态。这些测量代表了在半导体中使用电子自旋实现量子计算的重要一步，但同时也对这种系统的设计建立了一些限制。
2003-04-11 cond-mat.mes-hall
Low-Noise Quantum Dots in Ultra-Shallow Ge/SiGe Heterostructures for Prototyping Hybrid Semiconducting-Superconducting Devices
Institute of Science and Technology Austria（奥地利科学与技术研究所）；Catalan Institute of Nanoscience and Nanotechnology – ICN2 (CSIC and BIST)（加泰罗尼亚纳米科学技术研究所（CSIC和BIST））
本研究通过超薄Ge/SiGe异质结构实现低噪声量子点，结合低温氧化物工艺，为混合半导体-超导器件原型提供新平台。
2026-03-10 cond-mat.mes-hall
High-fidelity EDSR in Si/SiGe Wiggle Wells
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
研究Si/SiGe Wiggle Wells中合金无序对电偶极自旋共振的影响，发现无序可增强EDSR但导致拉比频率空间随机化，通过识别“甜点”实现高保真度拉比振荡。
2026-06-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Density dependence of the excitation gaps in an undoped Si/SiGe double-quantum-well heterostructure
本文报道了非掺杂Si/SiGe非对称双量子阱异质结的低温磁输运测量结果。利用顶部和底部栅极独立地调整两层中的密度，从而允许在不平衡和匹配密度下对量子阱进行调查。在这两种密度下都观察到了总填充因子为$ν_{\text{T}} = 1$和$ν_{\text{T}} = 2$的量子霍尔态，并报道了它们的激发能隙随密度的变化。$ν_{\text{T}} = 1$间隙演变偏离了通常在单层区域中观察到的谷分裂行为。此外，通过将$ν_{\text{T}} = 2$能隙与从薛定谔-泊松（SP）模拟获得的单粒子隧穿能量$Δ_{\text{SAS}}$进行比较，对于小于${\sim}50\%$的相对填充分数不平衡，观察到自发层间相干（SIC）开始的证据
2021-12-06 cond-mat.mes-hall
Anisotropy reduction and tunability of hole-spin qubit g-factor in strained parabolic Ge/SiGe quantum wells
University of Maryland（马里兰大学）；Laboratory for Physical Sciences（物理科学实验室）；National Institute of Standards and Technology（美国国家标准与技术研究院）；University of Texas at El Paso（德克萨斯大学埃尔帕索分校）
本研究通过分析量子阱结构对空穴自旋量子比特g因子的影响，发现抛物线阱相比方形阱具有更广的g因子可调性，有助于提升量子比特工程的性能。
2026-02-24 cond-mat.mes-hall
Correlations of spin splitting and orbital fluctuations due to 1/f charge noise in the Si/SiGe Quantum Dot
本研究建模Si/SiGe量子点界面电荷微观运动引发的1/f噪声，比较电荷位移模式并预测自旋劈裂噪声与电子基态能量噪声间存在可观测关联。
2024-08-08 cond-mat.mes-hall
Low dephasing and robust micromagnet designs for silicon spin qubits
使用微磁体在硅量子位中实现电子自旋操纵已经成为一种非常流行的方法，使单量子位门的量子数大于99：9%。然而，这些微磁体也将杂散磁场梯度施加到量子比特上，使得自旋状态容易受到电场噪声的影响，并限制了它们的相干时间。我们在这里描述了一种磁体设计，它可以最大限度地减少量子位的失相，同时允许快速的量子位控制和寻址能力。具体而言，我们设计和优化磁体尺寸和相对于量子点的位置，最大限度地减少来自磁场梯度的失相。这种设计的微磁感应退相速率比最先进的实现方式低3个数量级，允许长的相干时间。这种设计对制造误差是鲁棒的，并且可以与各种各样的硅量子比特器件几何形状相结合，从而允许探索相干限制因素和新颖的放大方法。
2021-08-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
SiGe/Si quantum dot electron spin decoherence dependence on $^{73}$Ge
本文从理论上研究了硅中量子点在SiGe界面处的核自旋诱导退相干。我们计算退相干时间依赖于$^{73}$锗的势垒层，以评估的重要性，锗以及Si富集长的退相干时间。我们使用原子紧束缚模型的电子波函数，这是特别重要的确定接触超精细相互作用与Ge核自旋的准确帐户。我们发现由于Ge自旋在自然浓度的退相干时间为毫秒。这表明采用富集Si的SiGe/Si量子点器件也将需要富集Ge以便受益于长相干时间。我们提供了一个比较的$T_2$时间的各种馏分的非零自旋同位素的Si和Ge。
2012-05-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Stabilizing an individual charge fluctuator in a Si/SiGe quantum dot
针对硅自旋量子比特中的电荷噪声问题，提出通过经典反馈方法控制噪声源本身，稳定了 Si/SiGe 量子点中的单个带电二能级涨落子，将噪声功率谱低频分量降低一个数量级，有望提升量子比特相干时间。
2025-04-04 cond-mat.mes-hall quant-ph
Single and Double Hole Quantum Dots in Strained Ge/SiGe Quantum Wells
即使当今最突出的基于自旋的量子位技术在能力和复杂性方面正在成熟，人们对探索可能提供优势的替代材料平台的兴趣也越来越大，例如增强的量子位控制，更长的相干时间和改进的可扩展性。异质结构材料生长的最新进展为在半导体中采用空穴自旋用于量子位应用开辟了新的可能性。未掺杂的应变Ge/SiGe量子阱由于其低无序度、大的本征自旋轨道耦合强度和不存在谷态而成为基于空穴自旋的量子比特的有希望的候选宿主。在这里，我们使用一个简单的单层栅控器件结构来演示单个量子点以及两个相邻量子点之间的耦合。这些未掺杂结构中的空穴有效质量$m$ * ~ 0.08 $m$ $_0$显著低于Si/SiGe中的电子，这表明量子点中增强的隧道耦合和工业兼容半导体平台中有利的量子位-量子位相互作用的可能性。
2019-03-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Site-selective quantum control in an isotopically enriched 28Si/SiGe quadruple quantum dot
硅自旋量子比特是一种有前途的量子计算平台，提供长的相干时间、小的器件尺寸以及与工业支持的器件制造技术的兼容性。近年来，高保真度的单量子比特和双量子比特操作已经在Si中得到了证实。在这里，我们展示了相干自旋控制的四重量子点使用同位素富集28 Si制造。我们调整的基态电荷配置的四重点下降到单电子制度，并展示了可调interdot隧道耦合高达20 GHz，这使得交换为基础的两个量子位门操作。在磁场梯度中使用电偶极自旋共振实现了位点选择性单自旋旋转。我们在270 ns内在两个相邻自旋之间执行谐振CNOT门。
2019-03-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Two-axis control of a singlet-triplet qubit with an integrated micromagnet
量子比特是量子计算机的基本组成部分。我们在硅双量子点中制作了一个量子比特，其中量子比特的基态是两个电子的单重态和自旋为零的三重态。由于微磁体，双点两侧之间的磁场差$ΔB$足够大，以使得能够实现量子比特的布洛赫矢量围绕布洛赫球的两个不同轴的相干旋转。通过测量量子振荡的衰减，确定了非均匀自旋相干时间$T_{2}^{*}$。通过测量$T_{2}^{*}$在许多不同的值的交换耦合$J$和在两个不同的值的$ΔB$，我们提供的证据表明，微磁铁不限制退相干，与主要限制$T_{2}^{*}$所产生的电荷噪声和耦合到核自旋。
2014-11-24 cond-mat.mes-hall
Theory of Silicon Spin Qubit Relaxation in a Synthetic Spin-Orbit Field
我们发展了在磁场梯度存在下单电子硅自旋量子比特弛豫的理论。这种场梯度通常由芯片上的微磁体产生，以允许自旋量子位上的电控量子门。我们建立在一个山谷依赖的包络函数理论，使电子波函数的分析在硅量子点与任意粗糙度的界面。我们假设在Si/SiGe界面处存在单层原子台阶，并研究梯度场的存在如何修改自旋混合机制。我们表明，我们的理论模型可以定量再现的实验测量结果的量子位弛豫在硅中的微磁体的存在。我们进一步详细研究了场梯度如何改变硅自旋量子比特的EDSR拉比频率。虽然这在很大程度上取决于界面粗糙度的细节，但有趣的是，我们发现在具有理想界面的自旋量子比特顶部添加微磁体甚至可以在外部磁场强度的某个间隔内降低EDSR频率。
2022-02-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Radio frequency readout and control of Ge/SiGe hole spin qubits with a global accumulation gate
National Tsing Hua University（国立清华大学）；National Taiwan University（国立台湾大学）；National Institute of Applied Research（国家应用研究院）
研究未掺杂Ge/SiGe量子阱结构空穴自旋量子比特，针对传统重叠栅极器件制造瓶颈，提出含全局积累栅极和单层耗尽精细栅极的器件，经精心设计电容实现射频单次自旋读出及相干控制，简化制造且性能类似，为量子技术研究提供便利。
2026-07-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Fast spin-valley-based quantum gates in Si with micromagnets
硅量子点中的电子自旋量子比特由于其可扩展性和长相干性而有望用于量子信息处理。最新进展的一个重要组成部分是微磁体的使用。它们产生合成的自旋轨道耦合（SOC），其允许高保真自旋操纵和电子自旋与腔光子之间的强相互作用。为了扩大量子计算的规模，仍然需要克服多个技术挑战，包括控制谷自由度，这通常被认为对自旋量子比特有害。在这里，我们表明，它是可能的，以显着提高电操纵的自旋量子比特通过建设性的干扰和大自旋谷混合的效果。为了表征自旋控制的质量，我们还研究了由于通过自旋谷混合的电荷噪声引起的自旋退相。增加的控制强度和自旋退相之间的竞争产生两个最佳点，其中自旋量子位的品质因数可以是高的。最后，我们发现，合成SOC导致独特的自旋弛豫硅，这解释了最近的实验。
2021-10-25 cond-mat.mes-hall
Device characterization of Si$/$SiGe double quantum dots using exchange oscillations in Earth's magnetic field
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；The University of New South Wales（新南威尔士大学）；Diraq
该研究利用Si/SiGe的固有核自旋磁场梯度，开发了无外加磁场的量子点交换振荡表征工具，延长了量子比特相干时间，实现了剩余交换的高分辨率表征。
2026-09-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Micromagnet engineering for enhanced addressability of donor-cluster arrays in silicon
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；International Quantum Academy（国际量子科学院）；Shenzhen Branch, Hefei National Laboratory（合肥国家实验室深圳分部）；Ministry of Education Institute of Microscale Optoelectronics Shenzhen University（深圳大学微纳光电子教育部重点实验室）
本文提出一种集成STM定义磷施主团簇阵列与片上微磁体的可扩展硅量子处理器架构，通过磁场梯度增强可寻址性，支持120多个量子比特并实现频率复用，为原子量子比特硅量子计算奠定基础。
2026-10-06 cond-mat.mes-hall
Quantum Dot Arrays in Silicon and Germanium
量子点中的电子和空穴为量子涌现、模拟和计算定义了一个很好的构建块。为了使量子电子学变得实用，将需要大量的量子点，这就需要制造成比例的结构，如线性和2D阵列。第IV族半导体包含具有零核自旋的稳定同位素，因此可以用作具有长量子相干性的自旋的优良宿主。在这里，我们展示了硅金属氧化物半导体（SiMOS），应变硅（Si/SiGe）和应变锗（Ge/SiGe）中的IV族量子点阵列。我们制造使用多层技术来实现紧密限制的量子点和比较集成过程。虽然SiMOS可以受益于更大的温度预算，并且Ge/SiGe可以与金属形成欧姆接触，但是用于限定量子点的重叠栅极结构可以基于几乎相同的集成。我们在每个平台上首次实现了Ge/SiGe的电荷传感，并展示了功能齐全的线性和二维阵列，其中所有量子点都可以耗尽到最后的电荷状态。在Si/SiGe中，我们使用N+1方法调谐五重量子点，以同时达到每个量子点的少电子区。我们比较电容串扰，发现它是最小的SiMOS，相关的量子点阵列的调谐。这些结果为量子点量子计算奠定了良好的基础，并为每个平台与标准半导体制造集成提供了机会。
2019-09-14 cond-mat.mes-hall
Charge-noise spectroscopy of Si/SiGe quantum dots via dynamically-decoupled exchange oscillations
硅量子点中的电子自旋是有前途的量子比特，因为它们的相干时间长，可扩展的制造和全电控制的潜力。然而，主体半导体中的电荷噪声是在这些器件中实现高保真单量子位和双量子位门的主要障碍。在这项工作中，我们使用多种方法的组合测量了Si/SiGe单重态-三重态量子比特在近12个十年频率上的电荷噪声谱，包括量子比特演化过程中动态解耦的交换振荡，最多可达512 π脉冲。电荷噪声在我们测量的整个频率范围内都是有色的，尽管谱指数随频率而变化。此外，从近端传感器量子点的电导测量推断的电荷噪声谱与从单重态-三重态量子比特的相干振荡推断的电荷噪声谱一致，这表明简单的输运测量可以准确地表征Si/SiGe量子点中宽频率范围内的电荷噪声。
2022-02-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Nuclear spin-free 70Ge/28Si70Ge quantum well heterostructures grown on industrial SiGe-buffered wafers
本研究在工业级 SiGe 缓冲晶圆上外延生长了无核自旋的 70Ge/28Si70Ge 量子阱异质结构，实现了超过 99.99% 的同位素纯度与高质量输运特性，为长相干自旋量子比特提供了理想平台。
2025-11-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Blueprint of a scalable spin qubit shuttle device for coherent mid-range qubit transfer in disordered Si/SiGe/SiO$_2$
本文提出一种约10 μm长的Si/SiGe自旋量子比特穿梭器蓝图，通过少量门电极组实现与链路长度无关的控制，并证明在现实无序和噪声条件下传送带模式可实现99.9%的传输保真度。
2023-04-12 cond-mat.mes-hall
A flexible design platform for Si/SiGe exchange-only qubits with low disorder
基于自旋的硅量子点是用于量子信息处理的在相干时间、控制和工程方面有吸引力的量子比特技术。在这里，我们提出了一个只交换硅量子位器件平台，结合了CMOS类晶圆处理的吞吐量与直写光刻的多功能性。该技术，我们硬币“SLEDGE”，特点是点状栅极，同时在一个地形平面上图案化，随后通过过孔连接到互连金属线。该工艺设计实现了非平凡的布局以及栅极尺寸、材料选择和附加器件特征（例如用于rf量子位控制）的灵活性。我们表明，SLEDGE过程中减少了静电无序与传统的重叠栅极器件与剥离金属化，我们目前的自旋相干交换振荡和单量子位盲随机基准数据。
2021-07-22 cond-mat.mes-hall quant-ph
Low-loss frequency-tunable Josephson junction array cavities on Ge/SiGe heterostructures with a tapered etching approach
École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Hybrid Quantum Circuits Laboratory（混合量子电路实验室）；Institute of Physics, École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院物理研究所）；Center for Quantum Science and Engineering, École Polytéchnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院量子科学与工程中心）
通过tapered蚀刻方法在Ge/SiGe异质结构上实现低损耗可调频率约瑟夫森结阵列谐振腔，提升超导-半导体混合设备的性能。
2025-12-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Characterization of individual charge fluctuators in Si/SiGe quantum dots
本研究针对硅量子点中电荷噪声来源不明的问题，通过输运测量与阿伦方差、因子隐马尔可夫模型分析，表征了Si/SiGe量子点中的单个二能级涨落体，揭示了其切换时间的调控规律与物理起源，为抑制电荷噪声提供了实验依据。
2024-12-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Enhancing charge stability of Ge quantum well heterostructures via SiGe layer composition engineering
Beijing Academy of Quantum Information Sciences（北京量子信息科学研究院）
本研究通过SiGe层组分工程调制Ge量子阱异质结构，减少界面电荷积累，增强电荷稳定性，实现低电荷噪声，适用于高性能自旋量子比特器件。
2026-09-11 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Quantifying error and leakage in an encoded Si/SiGe triple-dot qubit
量子计算需要满足经常相互冲突的标准的量子位，包括可扩展控制和持久的一致性。创建合适量子位的一种方法是在若干物理量子位的编码子空间中操作。虽然这种编码的量子比特可能特别容易泄漏出它们的计算子空间，但它们对某些噪声过程不敏感，并且还可以允许使用单一类型的纠缠相互作用进行逻辑控制，同时保持底层物理系统的有利特征。在这里，我们展示了一个量子比特编码的三个耦合电子自旋限制在门控，同位素增强硅量子点的子系统。使用修改后的“盲”随机基准协议，确定计算和泄漏错误，我们表明，酉操作的平均总误差为0.35%，其中0.17%来自泄漏驱动的相互作用与基板核自旋。该演示仅利用电压控制交换相互作用进行量子位操作，并突出了编码子系统的操作优势，预示着高质量编码多量子位操作的实现。
2018-12-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spin-EPR-pair separation by conveyor-mode single electron shuttling in Si/SiGe
本文在Si/SiGe量子总线中研究传送带模式单电子穿梭对EPR自旋对相干性的影响，将穿梭速度提升10000倍，证明长距离穿梭后退相干损失仅0.7%且纠缠仍可保持，为硅基可扩展量子计算架构提供实验支撑。
2023-07-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Numerical simulation of coherent spin-shuttling in a QuBus with charged defects
JARA-FIT Institute for Quantum Information, Forschungszentrum Jülich GmbH and RWTH Aachen University（JARA-FIT量子信息研究所，于利希研究中心和亚琛工业大学）；Weierstrass Institute for Applied Analysis and Stochastics (WIAS)（魏尔斯特拉斯应用分析与随机性研究所）；ARQUE Systems GmbH（ARQUE系统有限公司）
研究Si/SiGe异质结中传送模式自旋量子比特穿梭的相干性，通过数值模拟分析设备缺陷对量子比特相干性的影响。
2025-12-03 cond-mat.mes-hall quant-ph
Notch filtering the nuclear environment of a spin qubit
门控量子点中的电子自旋为量子计算提供了一个很有前途的平台。特别是，砷化镓中基于自旋的量子计算利用了半导体材料的高质量、量子点阵列制造的可靠性和精确的量子比特操作。然而，有效的磁噪声所产生的超精细相互作用与不受控制的核自旋的主机晶格构成了退相干的主要来源。低频核噪声，负责快速（10 ns）不均匀的移相，可以通过回波技术来消除。最近通过回波恢复研究的高频核噪声发生在与三种同位素$\mathbf{^{69}Ga}$、$\mathbf{^{71}Ga}$和$\mathbf{^{75}As}$的拉莫尔旋进的差异有关的窄频带中。在这里，我们表明低频和高频核噪声都可以通过适当的动态去耦序列来过滤，从而大幅提高自旋量子位相干时间。使用核陷波滤波，我们证明了自旋相干时间（$\mathbf{T_{2}}$）为0.87毫秒，五个数量级长于典型的交换门时间，并超过了最长的相干时间报道的Si/SiGe栅极定义的量子点。
2017-01-18 cond-mat.mes-hall
Atomistic compositional details and their importance for spin qubits in isotope-purified silicon-germanium quantum wells
本研究通过原子探针断层扫描等方法分析SiGe/$^{28}$Si/SiGe异质结构的原子级组分，揭示界面偏析和低含量Ge对大谷劈裂的作用，为可重复自旋量子比特设计提供依据。
2024-05-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Switchable heavy-hole/light-hole spin qubit
University of Basel（巴塞尔大学）；King Fahd University of Petroleum and Minerals（法赫德国王石油矿物大学）
本研究提出一种基于双层Ge异质结构的可切换重空穴/轻空穴自旋量子比特，兼具两类量子比特优势，相干时间大幅提升，可实现快速单量子比特旋转与电荷噪声 sweet spot。
2026-08-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gatemon qubit on a germanium quantum-well heterostructure
本文报道了基于 Ge/SiGe 量子阱异质结构的 Gatemon 量子比特器件，利用二维空穴气实现栅极可调超导弱连接，测得约百纳秒级的相干时间及 3.5 GHz 频率可调范围，验证了开发 Gatemon 和宇称保护量子比特的新平台。
2024-12-19 cond-mat.mes-hall
Nuclear Spin-Depleted, Isotopically Enriched 70Ge/28Si70Ge Quantum Wells
本研究针对平面锗异质结构空穴量子位受核自旋退相干影响的问题，制备了同位素富集的70Ge/SiGe量子阱，大幅提升核自旋间距，为长相干量子位研发提供材料基础。
2023-06-08 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Coherent and dissipative coupling in a magneto-mechanical system
本研究针对一维磁-机械晶体中的弹性与磁耦合动力学问题，采用超快光激发结合多种测量及模拟方法，定量确定了声子与磁振子准粒子的相干及耗散耦合强度与混合程度，为磁信号的节能多功能调控提供了支撑。
2024-06-25 cond-mat.mes-hall
Nonlinear response and crosstalk of electrically driven silicon spin qubits
该研究针对电驱动硅自旋量子比特阵列规模化中的串扰问题，发现了一种新串扰机制——相邻量子比特驱动开启会大幅改变受驱量子比特的拉比频率，为单量子比特控制规模化提供关键参考。
2023-01-06 cond-mat.mes-hall
Coherence Protection for Mobile Spin Qubits in Silicon
Leiden University（莱顿大学）；Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）；QuTech；Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学卡弗里纳米科学研究所）；Netherlands Organization for Applied Scientific Research (TNO)（荷兰应用科学研究组织）
通过减少磁场梯度和动态去耦技术，实现移动自旋量子比特在硅中的相干保护，提升相干时间至32μs，为可扩展的硅量子处理器提供可行方案。
2026-02-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
Flopping-mode electric dipole spin resonance
控制量子点中单自旋的传统方法需要产生大的电磁场，以在自旋相干时间内驱动许多拉比振荡。我们演示了“翻转模式”电偶极自旋共振，其中电子是在一个大的磁场梯度的存在下，在Si/SiGe双量子点电驱动。在零失谐下，跨双量子点的电荷离域增强了与驱动场的耦合，并实现了低功率电偶极自旋共振。通过对单电子自旋态的色散测量，我们证明了使用触发模式共振的驱动效率的近三个数量级的提高，这将有助于量子点阵列中的低功率自旋控制。
2019-05-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Dzyaloshinskii-Moriya interaction as a coherence diagnostic for chirality-induced spin selectivity
Indian Institute of Technology Roorkee（印度理工学院鲁尔基分校）
本文通过分析手性分子桥超交换相互作用中的对称性，提出Dzyaloshinskii-Moriya相互作用可作为区分相干与非相干手性诱导自旋选择性的序参量，并预测了实验可观测的相干旋转角阈值。
2026-05-31 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantifying Charge Noise Sources in Quantum Dot Spin Qubits via Impedance Spectroscopy, DLTS, and C-V Analysis
North Carolina State University（北卡罗来纳州立大学）
本文通过阻抗谱学、DLTS和C-V分析，研究量子点自旋量子比特中电荷噪声源的特性，揭示不同陷阱类型在频率和时间域中的指纹特征，为优化量子器件的相干性提供诊断工具。
2026-04-22 cond-mat.mes-hall
Baseband control of single-electron silicon spin qubits in two dimensions
本文在 $^{28}$Si/SiGe 2×2 量子点阵列中比较 EDSR 与基带自旋跳跃控制，证明后者具有相当的门保真度、更长相干时间和更低串扰，并提出可扩展纳米磁体方案。
2024-12-06 cond-mat.mes-hall
Coherent spin-valley oscillations in silicon
硅量子点中的电子自旋是优秀的量子比特，因为它们具有长的相干时间、高的栅极分辨率，并且与先进的半导体制造技术兼容。谷自由度是Si自旋量子比特中电子的一个独特特征，它是由Si能带结构的特殊性引起的。然而，不同谷能级之间的微小能量差异常常对Si中的量子计算构成挑战。在这里，我们表明，在Si中的自旋谷耦合，使不同的自旋和谷量子数的状态之间的过渡，使相干控制的电子自旋在Si中。我们演示了在没有交流磁场或电场的情况下，对Si/SiGe双量子点中有效单电子和双电子自旋态的相干操纵。我们的结果表明，谷自由度，这往往被认为是一个不便，本身可以使量子操纵的电子自旋态。
2021-11-29 cond-mat.mes-hall quant-ph
Gate- and flux-tunable sin(2$φ$) Josephson element with proximitized Ge-based junctions
本文利用两个近邻化锗基 JoFET 构成低电感 SQUID，通过栅压和近半磁通量子调节，实现 sin(2φ) 分量超95%的近 π 周期 Josephson 元件，为受保护超导量子比特提供新方案。
2024-06-17 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con
Classical Reversible Computation by Quantum Coherence
King Fahd University of Petroleum and Minerals (KFUPM)（国王法赫德国立石油与矿产大学）；University of Basel（巴塞尔大学）
针对数据中心和AI应用能源需求问题，提出在自旋量子点阵列中用相干自旋动力学实现经典可逆逻辑，以酉旋转取代不可逆开关，构建iToffoli门，模拟重现真值表，该硬件具双重用途，降低了门能量。
2026-10-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Silicon Quantum Electronics
本文介绍了最近在硅，硅/硅锗和掺杂剂为基础的量子点的突破性成果，并强调了在硅为基础的量子物理，在过去几年中发生的显着进展。这一进展是可能的，这要归功于两种硅量子器件的材料开发，以及对硅中量子效应的物理理解。最近的关键步骤包括单电子的隔离，观察自旋封锁和单次读出的单个电子自旋在掺杂剂和门控量子点在Si中。这些结果中的每一个都伴随着以前在其他材料系统中的工作所没有预料到的物理学。这些进展强调了在具有长自旋相干时间的材料中实现自旋量子比特的重大进展，这对量子计算和自旋电子学至关重要。
2013-04-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Quantum control and process tomography of a semiconductor quantum dot hybrid qubit
门控量子点和现代微电子学中的晶体管之间的相似性-在制造方法，物理结构和操作电压标度-导致了对半导体量子点中量子比特（qubit）的开发的极大兴趣。虽然量子点自旋量子比特已经表现出较长的相干时间，但它们的操作通常比未来重要应用（如因子分解）所需的要慢。此外，当量子位尽可能简单时，可扩展性和可制造性得到增强。先前的工作已经通过利用集成微磁体、核自旋的动态泵浦或添加第三个量子点来提高自旋量子比特旋转的速度。在这里，我们展示了一种新的量子位，它既简单-它不需要特殊的准备和生活在一个双量子点，没有增加复杂性-是非常快的：我们演示了完全控制的布洛赫球与$π$ -旋转时间小于100 ps在两个正交方向。我们报告全过程层析成像，提取高分辨率等于或大于85%的X-旋转和94%的Z-旋转。我们讨论了一条路径向前的量子纠错的阈值更好的qualities。
2014-01-17 cond-mat.mes-hall
Dressed photon-orbital states in a quantum dot: Inter-valley spin resonance
谷自由度是Si/SiGe量子点中自旋量子位固有的。它被交替地视为一种危险，特别是当最低谷轨道分裂与热能相比很小时，或者被视为一种资产，最突出的是在使用谷自由度本身作为量子比特的提议中。在这里，我们提出的实验中，微波电场驱动诱导谷轨道和自旋状态之间的转换。我们表明，这个系统是高度非线性的，可以理解通过使用修饰的光子轨道状态，使我们观察到的六个微波共振线的统一理解。这些共振中的一些是谷间自旋跃迁，其产生于谷和自旋自由度同时被激发的非绝热过程。对于这些过渡，涉及谷轨道状态的变化，我们发现一个10倍的灵敏度增加到电场和电噪声相比，纯自旋过渡，强烈降低相位相干时，谷轨道指数的变化引起的。与此相反，这种非绝热过渡，纯自旋跃迁，无论是谐波或次谐波产生，被证明是绝热的轨道部门。该系统的非线性是最引人注目的表现在一个动态的反交叉之间的自旋翻转，谷间跃迁和三光子跃迁，我们发现在这个简单的系统中的强非线性之间的观察。
2017-05-18 cond-mat.mes-hall
Radio-frequency detected fast charge sensing in undoped silicon quantum dots
硅量子点中的自旋量子比特为量子计算机提供了一个有前途的平台，因为它们具有长的相干时间和可扩展性。电荷传感技术在读出自旋量子比特以及调整器件参数方面起着至关重要的作用，因此其在测量带宽和灵敏度方面的性能是自旋量子比特实验中的重要因素。在这里，我们展示了快速和灵敏的电荷传感的射频反射计的未掺杂的，积累模式的Si/SiGe双量子点。我们发现，在典型的积累模式栅极几何形状的大寄生电容阻碍反射测量。我们提出了一个门的几何形状，显着降低了寄生电容，使快速单次读出。该技术使我们能够在泡利自旋阻塞条件下区分单占据和双占据两电子态，积分时间为0.8 μs，这是硅中有史以来报道的最短值，信噪比为6。这些结果为设计适用于快速、高保真读出的硅自旋量子比特器件提供了指导。
2020-02-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Controllable valley splitting in silicon quantum devices
硅具有许多对量子计算有吸引力的特性，并且量子点架构由于其可控性和可扩展性而具有吸引力。然而，硅导带中的多个谷是基于自旋的量子点量子比特的退相干的潜在严重来源。只有当这些谷被大能量分裂时，才能获得适合于量子计算的定义明确且寿命长的自旋态。在这里，我们表明，在以前的实验中观察到的Si/SiGe异质结的小谷分裂的结果从量子阱界面处的原子步骤。在量子点接触的横向限制限制的电子波函数的几个步骤，并大大提高了谷分裂，高达1.5毫电子伏。电子和磁约束的组合产生大于自旋分裂的谷分裂，这在宽范围内是可控的。这些结果改善了在硅基器件中实现具有长相干时间的自旋量子比特的前景。
2007-07-13 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
High-fidelity single-spin shuttling in silicon
针对半导体自旋量子比特长距离高保真输运待突破的问题，研究团队在Si/SiGe异质结构中用行波电势移动量子点输运电子，实现200ns内10μm、99.5%保真度的单自旋输运，为大规模半导体量子处理器构建提供支撑。
2025-06-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
