Electrical operation of planar Ge hole spin qubits in an in-plane magnetic field
Notice bibliographique
Résumé
Hole spin qubits in group-IV semiconductors, especially Ge and Si, are actively investigated as platforms for ultrafast electrical spin manipulation thanks to their strong spin-orbit coupling. Nevertheless, the theoretical understanding of spin dynamics in these systems is in the early stages of development, particularly for in-plane magnetic fields as used in the vast majority of experiments. In this work, we present a comprehensive theory of spin physics in planar Ge hole quantum dots in an in-plane magnetic field, where the orbital terms play a dominant role in qubit physics, and provide a brief comparison with experimental measurements of the angular dependence of electrically driven spin resonance. We focus the theoretical analysis on electrical spin operation, phonon-induced relaxation, and the existence of coherence sweet spots. We find that the choice of magnetic field orientation makes a substantial difference for the properties of hole spin qubits. Specifically, we find that (i) EDSR for in-plane magnetic fields varies nonlinearly with the field strength and weaker than for perpendicular magnetic fields. (ii) The EDSR Rabi frequency is maximized when the a.c. electric field is aligned parallel to the magnetic field, and vanishes when the two are perpendicular. (iii) The orbital magnetic field terms make the in-plane $g$-factor strongly anisotropic in a squeezed dot, in excellent agreement with experimental measurements. (iv) Focusing on random telegraph noise, we show that the effect of noise in an in-plane magnetic field cannot be fully mitigated, as the orbital magnetic field terms expose the qubit to all components of the defect electric field. These findings will provide a guideline for experiments to design ultrafast, highly coherent hole spin qubits in Ge.
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Prédiction machine sur la base complète
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 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 | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
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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 ».