Charge-noise resilience of two-electron quantum dots in Si/SiGe heterostructures
谷自由度为硅自旋量子比特带来了挑战和机遇。单重态-三重态的一个重要考虑因素是存在两个不同的三重态，由谷与轨道激发组成。在这里，我们表明，这两个三重峰都存在于典型的操作制度，但只有谷激发三重峰提供本征保护电荷噪声。我们进一步表明，这种保护自然产生的点与更强的限制。这些结果揭示了硅基多电子量子比特的固有优势。
2021-05-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
Charge Relaxation in a Single Electron Si/SiGe Double Quantum Dot
测量了Si/SiGe积累型双量子点中单个电子的点间电荷弛豫时间T_1。电荷量子比特的能级结构是利用光子辅助隧穿确定的，这揭示了一个低的激发态的存在。我们系统地测量T_1作为失谐和interdot隧道耦合的函数，并表明它是可调的超过四个数量级，最大为45微秒，我们的设备配置。测量的弛豫时间是一致的声子介导的能量弛豫过程，并表明低躺激发态可能有重要的影响，在硅自旋量子比特的发展。
2013-04-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Strong electron-electron interactions in Si/SiGe quantum dots
电子之间的相互作用可以强烈地影响多电子量子点的形状和功能。由此产生的电荷分布可以被局部化，就像维格纳分子的情况一样，对能谱和隧穿点外的状态产生影响。硅点的情况甚至更加复杂，这是由于谷、轨道和相互作用能量尺度之间的相互作用。在这里，我们研究了两个电子波函数的静电限制量子点中形成的SiGe/Si/SiGe量子阱在零磁场，使用紧束缚和全组态相互作用（FCI）的方法相结合，并考虑在量子阱界面原子尺度的无序。我们基于最近的量子比特实验对量子点进行建模，量子比特实验跨越了强相互作用和弱相互作用系统之间的边界，并显示出丰富多样的行为。我们的计算表明，强的电子-电子相互作用，诱导的弱约束，可以显着抑制低位，单重态-三重态（ST）的激发能。然而，当界面无序引起的谷轨道相互作用较弱时，ST分裂可以接近其非相互作用值，即使当电子-电子相互作用较强且观察到Wigner-molecule行为时。这些结果对于合理设计和制备具有可预测性质的量子点量子比特具有重要意义。
2021-05-25 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
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
Microwave-frequency scanning gate microscopy of a Si/SiGe double quantum dot
传统的量子输运方法可以提供量子点中自旋、轨道和谷态的定量信息，但往往缺乏空间分辨率。另一方面，扫描隧道显微镜提供了局部电子态密度的精细空间分辨率，但通常以牺牲速度为代价。工作相结合的空间分辨率和能量灵敏度的扫描探针显微镜与微波测量的速度，我们耦合的金属探针尖的Si/SiGe双量子点，是集成了本地电荷检测器。我们首先证明了直流偏置的尖端可以用来改变双点的电荷占有率。然后，我们通过扫描尖端施加微波激发来驱动双点中的光子辅助隧穿跃迁。我们从光子辅助隧穿共振条件的频率和失谐依赖性推断出双点能级图。这些测量使我们能够分辨出$\sim$ 65 $μ$ eV的激发态，这是与Si/SiGe中典型的谷分裂一致的能量尺度。这种方法的未来扩展可能允许Si器件中谷分裂的空间映射，这对于基于自旋的量子处理器至关重要。
2022-03-11 cond-mat.mes-hall quant-ph
g-factor theory of Si/SiGe quantum dots: spin-valley and giant renormalization effects
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）
针对Si/SiGe量子点，构建了基于矩阵元的g因子理论，应用于摆动阱结构，发现g因子巨重整化及由自旋-谷耦合导致的O(1)抑制，为g因子工程开辟新途径。
2024-12-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
A 2D quantum dot array in planar $^{28}$Si/SiGe
该研究利用高质量 $^{28}$Si/SiGe 异质结构与优化栅极设计，实现可加载单电子并调控隧穿耦合的 2×2 量子点阵列，为二维硅自旋量子比特扩展奠定基础。
2023-06-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Transport through an impurity tunnel coupled to a Si/SiGe quantum dot
实现硅中掺杂剂的可控耦合对于操作基于施主的量子比特器件至关重要，但由于施主束缚电子波函数的尺寸很小，因此很难实现。在这里，我们报告的特性的量子点耦合到一个本地化的电子态，我们提出的证据之间的量子点和本地化的状态可控耦合。一组通过该装置的传输测量使得能够确定局域态的最可能位置，这与量子点边缘附近的量子阱中的电子活性杂质一致。我们报告的实验是一致的栅极电压可控的隧道耦合，这是一个重要的构建块的混合施主和栅极定义的量子点设备。
2015-05-12 cond-mat.mes-hall quant-ph
Effects of Interface Steps on the Valley Orbit coupling in a Si/SiGe quantum dot
硅量子点的谷轨耦合是决定其适用于量子信息处理的关键参数。本文研究了硅量子点中界面台阶对电子谷轨耦合强度和相位的影响。在有效质量近似下，我们发现台阶的位置对决定Si/SiGe量子点中谷轨耦合的大小和相位都很重要.具体地说，我们的数值计算结果表明，谷轨道耦合的幅度可以被抑制高达75%的一个原子单层的步骤，其相位可以改变几乎$π$。当存在两个台阶时，谷轨耦合的最小值甚至可以接近于零。我们还阐明了外加磁场和高轨道态对谷轨道耦合的影响。总的来说，我们的研究结果说明了界面粗糙度如何影响硅中的谷轨道耦合，以及硅中的自旋量子比特如何受到影响。
2019-04-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
On-chip Integration of Si/SiGe-based Quantum Dots and Switched-capacitor Circuits
目前，集成在半导体衬底上的固态量子位需要至少一条从每个量子位到控制电子设备的导线，这导致了所谓的布线瓶颈。通过片上电路解复用提供了一种有效的策略来克服这一瓶颈。在栅极限定的量子点阵列的情况下，需要同时向多个栅极施加特定的静态电压以实现电子约束。当量子器件和解复用器之间放置电荷锁定结构时，可以局部维持电压。在本研究中，我们利用开关电容电路来实现电荷锁定，并利用它来浮置单个量子点的柱塞门。平行板电容器、晶体管和量子点器件单片地制造在Si/SiGe基衬底上，以避免复杂的芯片外布线。我们实验研究了电容和晶体管尺寸对浮动节点电压精度的影响。此外，我们证明了量子点的电化学电势可以跟随100 Hz的脉冲信号，而点是部分浮动的，这是必要的，将这种策略应用于量子比特实验。
2020-05-08 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
Detuning Axis Pulsed Spectroscopy of Valley-Orbital States in Si/SiGe Quantum Dots
硅量子点量子位必须与低谷激发态竞争，低谷激发态是量子阱异质结构和无序的敏感函数;量化和最大化这些态的能量对于提高器件性能至关重要。我们描述了一种光谱方法，用于探测激发态在隔离的Si/SiGe双量子点使用标准基带脉冲技术，简化了多点设备中的能量谱的提取。我们使用这种方法来测量几十个谷激发态能量跨越多个晶片，量子点，和轨道状态，至关重要的评估谷分裂量子阱宽度和其他外延条件的依赖性。我们的研究结果表明，较窄的井可以有利于改善谷分裂，但这种效果可以混淆的生长和制造条件的变化。这些结果强调了谷分裂测量对于指导Si量子比特发展的重要性。
2021-02-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Highly Tunable Two-Qubit Interactions in Si/SiGe Quantum Dots by Interchanging the Roles of Qubit-Defining Gates
NextQuantum, Department of Physics and Astronomy, and Institute of Applied Physics, Seoul National University（首尔大学）；QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学）
该研究通过交换重叠纳米栅极的角色，提高了Si/SiGe量子点中双量子比特相互作用的可调性，减少了单量子比特相位偏移并简化了多量子比特控制。
2026-07-07 quant-ph
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
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
Valley splittings in Si/SiGe quantum dots with a germanium spike in the silicon well
硅锗异质结构已经成功地承载了量子点量子比特，但是两个最低谷态的本征近简并性对高保真度量子计算构成了障碍。我们提出了一种修改的Si/SiGe异质结构的量子阱内的锗浓度的尖峰，以增加谷分裂。异质结生长的化学气相沉积和磁谱进行栅极定义的量子点上测量的激发态光谱。我们证明了一个大的和广泛的可调谷分裂作为施加的垂直电场和横向点限制的函数。我们进一步调查的锗尖峰的作用，通过紧束缚模拟在单电子点，并显示了强大的倍增谷分裂时，尖峰存在，相比标准（无尖峰）异质结构。这种倍增效应几乎与电场、尖峰的锗含量和尖峰位置无关。尽管异质结构发生了剧烈的变化，但稳定的、可调谐的量子点的实验证据为未来的异质结构修改提供了基础。
2021-04-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
g-tensor Optimization in Ge/SiGe Quantum Dots
QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（代尔夫特理工大学奎克研究所和卡弗里纳米科学研究所）
通过优化g张量特性，提升量子点中自旋量子比特的稳定性与可控性，为实现大规模锗基量子计算机提供设计原理。
2026-04-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Effect of Stochastic Charge Noise in Si/SiGe Quantum-Dot Spin Qubits
本研究提出自旋-声子模型，利用1/f频谱表征Si/SiGe量子点自旋量子比特的电荷噪声退相干，通过门集层析和优化脉冲显著降低非相干非马尔可夫噪声误差，提升门保真度与鲁棒性。
2025-10-25 quant-ph
Simulation of 1/f charge noise affecting a quantum dot in a Si/SiGe structure
该研究通过模拟 Si/SiGe 栅控量子点界面俘获电荷的位移涨落，给出与实验 1/f 电荷噪声谱幅度和形状相符的电荷密度与位移尺度参数组合。
2024-08-08 cond-mat.mes-hall quant-ph
Valley splitting depending on the size and location of a silicon quantum dot
本文利用有效质量方法研究 SiGe/Si/SiGe 异质结构中硅量子点尺寸和位置对谷劈裂的影响，发现量子点尺寸可增强谷劈裂、诱导无序主导到确定性增强的转变，并降低谷劈裂变异性，对电荷/自旋穿梭具有意义。
2023-10-26 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
High-fidelity quantum gates in Si/SiGe double quantum dots
受Zajac等人最近实验的启发。[arXiv：1708.03530]，我们在理论上描述了高保真双量子位门，使用受磁场梯度影响的相邻量子点中自旋之间的交换相互作用。我们使用分析计算和数值模拟相结合，以提供最佳的脉冲序列和门操作的参数设置。我们提出了一种新的同步方法，它避免了在门操作过程中有害的自旋翻转，并提供了有关相位失配的细节积累在两个量子位门发生由于剩余的交换相互作用，非绝热脉冲，和非共振驱动。通过调整选通时间，同步谐振和非谐振转换，并通过相位控制补偿这些相位失配，可以显著提高整体选通保真度。
2017-11-02 cond-mat.mes-hall quant-ph
Magnetic gradient free two axis control of a valley spin qubit in SiGe
SiGe量子点中的自旋是量子比特的有希望的候选者，但由于谷简并性也是具有挑战性的，谷简并性可能导致自旋退相干和弱自旋-轨道耦合。在这项工作中，我们证明了谷态可以作为一种资产，使双轴控制的单重态-三重态量子比特形成在一个双量子点，而无需施加磁场梯度。我们使用塞曼分裂三重态的磁场光谱测量每个点中的谷谱。基态之间的点间跃迁需要一个电子在谷之间翻转，这反过来又提供了两个点之间的g因子差$Δg$。该$Δg$用作有效的磁场梯度，并且允许量子位旋转，其速率随着外部磁场线性增加。我们测量了几个点间跃迁，发现这个谷引入$Δg$是普遍的和电调谐。这可以通过去除对难以设计的磁场梯度的要求来潜在地简化SiGe平台中的按比例放大量子信息处理。
2021-01-24 cond-mat.mes-hall quant-ph
Individually tunable Si/SiGe quantum dot operating voltages via gate-biased illumination
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；School of Physics, University of New South Wales（新南威尔士大学物理学院）
提出一种利用近红外光照和栅极电压控制氧化物-半导体界面电荷分布的方法，实现Si/SiGe量子点器件各栅极工作电压的独立、可重复调节，并保持电荷噪声不变。
2026-05-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Progress Towards a Capacitively Mediated CNOT Between Two Charge Qubits in Si/SiGe
快速的操作，一个容易调整的哈密顿量，和一个简单的双量子位相互作用使电荷量子位成为一个有用的工具，基准设备的性能和探索双量子位动态。在这里，我们调谐四个Si/SiGe量子点的线性链来承载两个双点电荷量子比特。使用双点之间的电容来介导强的双量子位相互作用，我们同时驱动相干跃迁以产生量子位之间的相关性。然后，我们顺序地脉冲量子位，以有条件地驱动一个量子位的状态。我们发现，有条件的$π$ -旋转可以驱动在只有74 ps与适度的保真度展示了两个量子比特操作的可能性与13.5 GHz的时钟速度。
2020-03-15 cond-mat.mes-hall quant-ph
Direct measurement of electron intervalley relaxation in a Si/SiGe quantum dot
硅中非简并谷态的存在会极大地影响硅基异质结构中的电子动力学，导致电子自旋弛豫和自旋谷耦合。在固态自旋量子比特的背景下，重要的是要理解自旋和谷自由度之间的相互作用，以避免或减轻这些退相干机制。本文报道了在零磁场下，Si/SiGe量子点中从激发谷态到基态的弛豫现象。谷态读出是由谷依赖的隧穿效应，我们归因于谷轨道耦合的帮助。我们发现一个很长的谷间弛豫时间为12.0 $\pm$ 0.3毫秒，一个值，是未修改时，施加磁场。此外，我们将我们的研究结果与自旋弛豫时间进行比较，发现自旋谷“热点”弛豫比谷间弛豫慢大约四倍，与已建立的理论预测一致。这种技术的精度，从电子自旋读出通过能量相关的隧道，是一个间接的谷弛豫测量的改进，并可能是一个有用的探针的谷物理自旋和谷量子位实现。
2020-07-16 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spectroscopy of low-lying valley states in hot Si/SiGe quantum dots
University of California, Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）；Center for Quantum Science and Engineering（量子科学与工程中心）；Department of Physics and Astronomy（物理与天文系）；Department of Electrical and Computer Engineering（电气与计算机工程系）
研究热 Si/SiGe 量子点中低能谷态，通过比较脉冲栅极光谱（PGS）和失谐轴光谱（DAPS）在 700 mK 温度下的性能，发现 DAPS 能分辨低至约 86 μeV 的谷分裂，优于 PGS，可在高温下有效提取谷分裂。
2026-07-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Statistical Structure of Charge Disorder in Si/SiGe Quantum Dots
本研究针对半导体纳米结构中电荷无序导致量子点自旋量子比特器件间性能差异的问题，通过Si/SiGe双量子点有限元建模生成统计集合，建立预测模型并结合主成分分析揭示无序主导模式，为提高器件可控性和良率提供框架。
2025-11-19 cond-mat.mes-hall quant-ph
Indications of a soft cutoff frequency in the charge noise of a Si/SiGe quantum dot spin qubit
表征电荷噪声对于半导体自旋量子比特社区至关重要。我们分析来自最近实验的回波幅度数据[Yoneda等人，天然纳米技术13，102（2018）]，并注意到数据显示在测量范围内的较高频率处与$1/f^α$噪声功率谱的微小但一致的偏差。我们报告的结果，使用一个物理噪声模型的基础上的两个层次的波动，以适应的数据，发现它可以解释的偏差。虽然我们的结果是提示性的，而不是决定性的，他们提供了什么可能是一个早期的迹象，高频截止的电荷噪声。这个截止点的位置，即噪声的功率谱密度从$1/f$逐渐滚降到$1/f^2$的位置，是设计精确量子位控制脉冲的关键知识，通过我们将数据拟合到200 kHz左右给出。
2019-02-21 cond-mat.mes-hall quant-ph
Statistical characterization of valley coupling in Si/SiGe quantum dots via $g$-factor measurements near a valley vortex
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；University of New South Wales（新南威尔士大学）
本文针对Si/SiGe量子点中谷耦合高估问题，提出利用g因子测量结合谷相位的新方法，为自旋量子比特探测提供了可实验实现的新工具。
2026-08-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Longitudinal coupling between a Si/SiGe quantum dot and an off-chip TiN resonator
该研究通过倒装芯片结构实现双量子点电荷量子比特与高阻抗谐振器的耦合，在绝热驱动下证实了基态下可切换的纵向耦合的存在，为量子比特实验提供了新工具。
2023-09-14 cond-mat.mes-hall quant-ph
Disentangling orbital and confinement contributions to $g$-factor in Ge/SiGe hole quantum dots
IBM Research Europe – Zürich（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）；Solid State Physics Laboratory, ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院固体物理实验室）
研究通过激发和添加谱区分纯Zeeman g因子与轨道贡献，揭示不同轨道态和空穴数的g因子差异，展示g因子的可调性对电量子操控的重要性。
2026-02-27 cond-mat.mes-hall quant-ph
Rapid Autotuning of a SiGe Quantum Dot into the Single-Electron Regime with Machine Learning and RF-Reflectometry FPGA-Based Measurements
Université de Sherbrooke（舍布鲁克大学）
本文提出利用机器学习和FPGA技术加速量子点稳定性图的获取，从而提高单电子区域的初始化速度，减少测量时间。
2025-09-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Pulse sequence designed for robust C-phase gates in SiMOS and Si/SiGe double quantum dots
从理论上分析了SiMOS和Si/SiGe自旋量子比特实验中单量子比特和双量子比特门的误差，提出了一种利用理想局域旋转抑制电荷噪声引起的交换耦合误差的脉冲序列。在实践中，脉冲序列的整体保真度将仅受可用的单量子位门的质量的限制：C相失真变成$\approx 2.5 \times$，即单量子位操作的失真。基于实验数据，我们建立了误差模型，并表明C相门不稳定性可以被抑制两个数量级。我们的脉冲序列是简单的，我们希望实验实现将是相对简单的。我们还评估了这种门对$1/f$噪声的性能。假设一个软的紫外截止，我们表明，准静态噪声设计的脉冲序列仍然表现良好，当截止发生在$\sim 1$ MHz以下给出足够快的一个量子比特拉比频率，抑制失真的数量级相比，现有的直接绝热协议。我们还分析了在有限的上升期nonadiabaticity的影响，并发现，adiabaticity是不是一个限制交换耦合的电流值。
2018-10-01 cond-mat.mes-hall quant-ph
Towards Utilizing Scanning Gate Microscopy as a High-Resolution Probe of Valley Splitting in Si/SiGe Heterostructures
本文构建扫描栅显微镜静电与三维 Schrödinger-Poisson 耦合仿真，证明尖端诱导量子点可绝热移动并用于探测 Si/SiGe 界面缺陷引起的谷分裂空间变化。
2024-05-06 cond-mat.mes-hall quant-ph
Mapping g-factors and complex intervalley coupling in Si/SiGe by conveyor-mode shuttling
JARA-FIT Institute for Quantum Information, Forschungszentrum Jülich GmbH and RWTH Aachen University（JARA-FIT量子信息研究所，于利希研究中心有限公司和亚琛工业大学）；Helmholtz Nano Facility (HNF), Forschungszentrum Jülich（亥姆霍兹纳米设施（HNF），于利希研究中心）；QuTech and Kavli Institute of Nanoscience, Delft University of Technology（奎特克与卡弗里纳米科学研究所，代尔夫特理工大学）；Institute of Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院物理研究所）
本研究通过传送模式穿梭技术实现了Si/SiGe中量子点g因子和谷间耦合的高精度映射，为量子芯片研发提供关键数据。
2026-07-27 cond-mat.mtrl-sci 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
Co-optimization of spin coherence and valley splitting in Si/SiGe heterostructures
University at Buffalo, SUNY（纽约州立大学布法罗分校）；University of California – Los Angeles（加州大学洛杉矶分校）
通过密度泛函理论优化Si/SiGe异质结构，发现窄量子阱（3-4 nm）和低同位素浓度（50 ppm）可实现谷分裂>500 μeV和自旋退相时间>15 μs。
2026-05-29 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Anisotropic spin-valley coupling in SiMOS and Si/SiGe quantum dots
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）
研究SiMOS和Si/SiGe量子点中自旋-谷耦合的各向异性，通过外部磁场方向和强度测量，揭示两种材料系统中自旋-谷耦合的差异及优化方案。
2026-05-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Investigating microwave loss of SiGe using superconducting transmon qubits
硅锗（SiGe）是一种具有从晶体管到电光调制器和量子点的多种应用的材料。SiGe的不同性质也使其对涉及超导量子计算的实现具有吸引力。在这里，我们演示了在SiGe层上制作transmon量子比特，并研究了SiGe在低温和单光子微波功率下的微波损耗特性。我们发现弛豫时间高达100 $μ$ s，对应的品质因数Q大于4 M的大垫transmons。获得的高Q值表明SiGe/Si异质结构与超导量子线路的现有技术性能兼容。
2021-03-05 cond-mat.mes-hall quant-ph
Spatial noise correlations beyond nearest-neighbor in ${}^{28}$Si/SiGe spin qubits
本研究在 Si/SiGe 自旋量子比特阵列中探测到次近邻比特间 10% 的噪声关联，并建立理论模型预测关联随距离多项式衰减，量化了长程噪声关联对系统可扩展性与容错性的影响。
2023-02-23 cond-mat.mes-hall quant-ph
Multi-level charge fluctuations in a Si/SiGe double quantum dot device
Sandia National Laboratories（桑迪亚国家实验室）；University of Rochester（罗切斯特大学）
研究Si/SiGe双量子点器件中多级电荷波动的特性及其对器件性能的影响，通过模型比较确定最佳波动器模型并估计门电压灵敏度。
2026-01-13 cond-mat.mes-hall 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
Magnetic Gradient Fluctuations from Quadrupolar $^{73}$Ge in Si/SiGe Exchange-Only Qubits
我们利用交换回波噪声谱研究了Si/SiGe量子点对中的时间涨落磁梯度噪声机制。我们发现，通过结合光谱反演和对应的理论模型，四极进动的$^{73}$锗核自旋回波衰减时间$T_2$中发挥了关键作用，与磁场和Si量子阱的宽度的特性依赖。$^{73}$ Ge噪声峰值出现在$^{73}$ Ge拉莫尔共振的基波和一次谐波处，叠加在由于$^{29}$ Si偶极-偶极动力学引起的$1/f$噪声上，并且取决于材料外延和施加的磁场。这些结果可能会通知动态去耦时，使用硅/硅锗量子点作为量子位在量子信息处理设备的需求。
2020-09-17 cond-mat.mes-hall quant-ph
Bayesian and geometric analyses of power spectral densities of spin qubits in Si/SiGe quantum dot devices
针对Si/SiGe自旋量子比特的幂律电荷噪声反演TLS参数欠定问题，提出几何模式分析与贝叶斯概率推断方法，并用Brier分数评估噪声测量装置效能。
2025-09-27 quant-ph
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
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
Smooth velocity shuttling for suppressing valley excitations in disordered Si/SiGe quantum dots
Research and Development Group, Hitachi, Ltd.（日立有限公司研发集团）
针对硅量子点中谷激发导致的自旋退相干问题，提出基于Tukey窗的平滑速度穿梭协议，通过映射到信号处理窗函数设计，有效抑制速度谱高频旁瓣，数值模拟表明在中低无序度下显著降低平均自旋保真度损失。
2026-06-18 cond-mat.mes-hall quant-ph
Benchmarking low-power flopping-mode spin qubit fidelities in Si/SiGe devices with alloy disorder
本文通过模拟含合金无序的Si/SiGe器件，比较了单点与flopping-mode两种自旋量子比特驱动模式的噪声敏感性和门保真度，证明flopping-mode可在低几个数量级驱动功率下实现与传统单点电偶极自旋共振相当的保真度。
2025-03-13 cond-mat.mes-hall quant-ph
Theory of Valley Splitting in Si/SiGe Spin-Qubits: Interplay of Strain, Resonances and Random Alloy Disorder
针对应变Si/SiGe量子阱中导带谷态简并导致的量子信息泄漏问题，本研究结合经验非局域赝势模型开发综合包络函数理论，分析合金无序、应变与谷态共振的相互作用，为优化外延剖面（如wiggle阱）增强谷分裂提供高效工具。
2025-07-31 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.app-ph
Using a high-fidelity numerical model to infer the shape of a few-hole Ge quantum dot
提出一种基于高保真数值模型和最大似然估计的方法，通过对比磁光谱数据推断Ge/SiGe异质结构中少空穴量子点的形状，以评估对扩展半导体自旋量子计算至关重要的量子比特间变异性。
2024-08-26 cond-mat.mes-hall quant-ph
Conveyor-mode electron shuttling through a T-junction in Si/SiGe
Forschungszentrum Jülich GmbH（于利希研究中心有限公司）；RWTH Aachen University（亚琛工业大学）；Helmholtz Nano Facility (HNF)（亥姆霍兹纳米设施）；ARQUE Systems GmbH（ARQUE系统有限公司）
在Si/SiGe中通过T形交汇处实现电子穿梭，利用量子点控制实现自旋量子比特交换，为二维量子计算架构提供灵活路由方案。
2026-01-07 cond-mat.mes-hall quant-ph
Control of threshold voltages in Si/SiGe quantum devices via optical illumination
University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Johns Hopkins University Applied Physics Laboratory（约翰斯·霍普金斯大学应用物理实验室）；University of California-Berkeley（加州大学伯克利分校）
本研究通过光学照明在Si/SiGe场效应晶体管中实现对阈值电压的可控调节，并提出了一种解释其可调性的模型。
2024-06-20 cond-mat.mes-hall quant-ph
Low-frequency spin qubit detuning noise in highly purified $^{28}$Si/SiGe
最近，通过核同位素纯化，限制在$^{28}$ Si/SiGe量子点中的单电子量子比特门的操纵保真度得到了显著提高。在这里，我们确定了在具有嵌入式纳米磁体的器件中低频量子比特失谐噪声的主要来源，应变$^{28}$ Si量子阱层中的剩余$^{29}$ Si浓度仅为60 $\,$ ppm，并且自旋回波衰减时间为$T_2^{\text{echo}}=128\,μ$ s。电荷噪声的功率谱密度（PSD）解释了所观察到的$1/f^2$ -到$1/f$ -的失谐噪声PSD依赖性的转变，以及随着几个小时内测量时间的增加从$T_2^* \approx 20\,μ$ s观察到的时间系综自旋退相时间的减少。尽管它们有很强的超精细接触相互作用，但与势垒中的量子点重叠的几个$^{73}$ Ge核并不限制$T_2^*$，因为它们的动力学在几个小时的测量尺度上被冻结。我们认为电荷噪声和梯度磁场的设计是进一步提高量子比特保真度的关键。
2019-09-25 cond-mat.mes-hall quant-ph
