(Invited) Optoelectronic Quantum Information Processing: An All-Group IV Integrated Platform
Notice bibliographique
Résumé
Achieving coherent optical photon-to-spin conversion is a long-sought-after strategy for surmounting current fundamental limits in optical schemes that hinder the long-distance distribution of entanglement. Moreover, photon-to-spin interfaces are also essential for a direct mapping of the quantum information encoded in photon flying qubits to stationary spin processors. However, the lack of scalable materials offering an efficient interaction with optical photons along with optimal spin properties remains a formidable obstacle hindering the development of these quantum technological components. With this perspective, this presentation will discuss strategies to address these challenges by leveraging the degrees of freedom offered by group IV (Si)GeSn semiconductors, namely strain and composition, to tailor the electronic structure and eventually fulfill these prerequisites. These innovative systems do not only have the potential to enable coherent photon-to-spin interfaces, but because of their compatibility with the semiconductor industry they will also offer scalability, manufacturability, and cost-effectiveness. We will show that this family of semiconductors provide an additional flexibility to control the charge carrier states and achieve a selective confinement of holes. The latter benefit from a quiet quantum environment that has been at the core of increasingly reliable quantum processors and memories. However, most if not all available experimental studies of two-dimensional gas systems have been thus far focused on heavy-hole (HH) states. This is attributed to the nature of the heterostructures currently available (e.g, Ge/SiGe, InGaAs/GaAs), where compressive strain lifts the valence band degeneracy and leaves HH states energetically well above the light-hole (LH) states. We will demonstrate that tensile strained Ge/GeSn quantum wells alleviate these limitations and allow to selectively confine LH provided the strain is higher than 1%. This requires strain relaxed, high Sn content GeSn buffer layers to be used to grow Ge quantum wells with LH ground state, high g-factor anisotropy, and a tunable splitting of the hole subbands. The optical and electronic properties of these low-dimensional systems will be described and discussed. Spin injection and coherent control will also be addressed. Additionally, qubit designs exploiting the ability to engineer LH states and the Ge large spin-orbit coupling allowing fast all-electrical spin-manipulation schemes will also be presented and discussed.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,018 | 0,007 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».