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翻转模式电偶极自旋共振
硅自旋量子比特的最新进展增强了它们作为可扩展量子信息处理平台的地位。随着单量子比特门保真度超过 99.9% [1]，双量子比特门保真度不断提高[2-6]，以及该领域向大型多量子比特阵列发展的步伐[7,8]，开发高效、可扩展的自旋控制所需的工具至关重要[9]。虽然可以利用交流磁场在量子点 (QDs) 中实现单电子自旋共振 [10]，但所需的高驱动功率和相关热负荷在技术上具有挑战性，并限制了可达到的拉比频率 [11]。随着自旋系统扩展到几个量子比特以外，最小化耗散和减少量子比特串扰的自旋控制方法对于低温量子信息处理将非常重要 [12]。电偶极自旋共振 (EDSR) 是传统电子自旋共振的一种替代方法。在 EDSR 中，静态梯度磁场和振荡电场用于驱动自旋旋转 [13]。有效磁场梯度的来源因实现方式而异：本征自旋轨道耦合 [14-16]、超精细耦合 [17] 和 g 因子调制 [18] 已用于将电场耦合到自旋态。微磁体产生的非均匀磁场 [19, 20] 已用于为 EDSR 创建合成自旋轨道场，从而实现高保真控制 [1]。方便的是，该磁场梯度产生了一个空间自旋轨道场。
强驱动状态下的翻转模式电子偶极自旋共振
使用传统的电子偶极自旋共振 (EDSR) 实现自旋量子比特的高保真控制需要约 1 mTnm −1 的大磁场梯度（这也会将量子比特与电荷噪声耦合）和 1 mV 量级的大驱动幅度。翻转模式是驱动双量子点中电子 EDSR 的另一种方法，其中两个点之间的大位移提高了驱动效率。我们建议在强驱动范围内操作翻转模式，以充分利用两个点之间的磁场差异。在模拟中，降低的所需磁场梯度将电荷噪声的保真贡献抑制了两个数量级以上，同时提供高达 60 MHz 的拉比频率。然而，硅中导带的近简并引入了谷自由度，这会降低强驱动模式的性能。这就需要进行依赖于谷值的脉冲优化，并且使强驱动机制的操作变得值得怀疑。