Научные исследования и технические разработки
по физике. Новости, факты, люди, интервью. Теория и практика.
Каталог статей. Каталог ссылок. Форум. Научно-технические разработки.
Документация, библиотека.
Палата мер и весов. Работа
для физиков. Юмор, сатира, лирика.
Декогерентизация спиновых кубитов в сверхчистом кремнии
Для того чтобы спиновые состояния донорных электронов в кремнии можно было использовать в качестве базисных состояний квантовых битов, время сохранения когерентной суперпозиции должно быть как можно больше.
Для того чтобы спиновые состояния донорных электронов в кремнии ( и ¯) можно было использовать в качестве базисных состояний квантовых битов (кубитов), время сохранения когерентной суперпозиции и ¯ (время декогерентизации) T2 должно быть как можно больше. Максимальные величины T2, приводимые в литературе, порядка 10 мс. При этом декогерентизация происходит из-за взаимодействия электронных спинов с ядерными спинами изотопов 29Si, концентрация которых в природном кремнии 28Si составляет 4.7%. В работе [1] (Япония, Великобритания, Германия, США, Канада) показано, что в изотопически чистом 28Si с содержанием 29Si менее 50 ppm (50 атомов 29Si на миллион атомов 28Si) величина T2 для спинов донорных примесей фосфора при низких температурах оказывается порядка 1с. Уменьшение концентрации доноров ведет к росту T2 (см. рис.), поскольку в отсутствие ядерных спинов основным механизмом декогерентизации становится взаимодействие с электронными спинами других доноров.
Температурные зависимости времени декогерентизации спиновых кубитов T2 в изотопически чистом кремнии. Числа у кривых – количество донорных атомов фосфора в 1 см3.
Максимальная величина T2 в [1] составила ~ 2 с. По оценкам авторов, T2 при T = 1.8 К можно, в принципе, довести до ~ 10 с. Но все это – если спины находятся в объеме образца. Для практических же целей нужно разобраться с декогерентизацией спинов приповерхностных доноров, внедренных в кремний путем имплантации. Поверхностные эффекты могут привести к существенному уменьшению T2.
1. A.M.Tyryshkin et al., Nature Mater. 11, 143 (2012).
