الكيوبيتات ذات الوَدَج في نقاط الكم من سلك الجيرمانيوم: تفاعل الحقل المغناطيسي المداري، والضغط، واتجاه النمو

تعد الكيوبيتات ذات الوَدَج في الهياكل شبه الأحادية البعد منصة واعدة لمعالجة المعلومات الكمومية بسبب التفاعل القوي بين الدوران والمدار (SOI). نقدم نتائج تحليلية ونناقش تصاميم الأجهزة التي تحسن التفاعل بين الدوران والمدار في أشباه الموصلات من الجيرمانيوم. نُظهر أنه عند قيم الحقول المغناطيسية التي تُعمل بها الكيوبيتات، يمكن أن تؤثر التأثيرات المدارية للحقول المغناطيسية بشكل كبير على استجابة الكيوبيت الدوراني. ندرس أنظمة الوَدَج أحادية البعد في الجيرمانيوم تحت تأثير الحقول الكهربائية والمغناطيسية المطبقة عمودياً على الجهاز. في وصفنا النظري، نأخذ هذه التأثيرات بعين الاعتبار بدقة. تؤدي التأثيرات المدارية إلى تجديد قوي لعامل g. نجد نقطة مثالية لعامل g في السلك النانوي حيث يتم قمع ضوضاء الشحن بشكل كبير ونقدم نموذج فعال بطاقات منخفضة الطاقة يلتقط اعتماد SOI على الحقول الكهرومغناطيسية. علاوة على ذلك، نقارن خصائص الأسلاك النانوية ذات المقاطع المستطيلة والدائرية مع خصائص القنوات أحادية البعد المحددة بالبوابات في الهياكل غير المتجانسة ثنائية الأبعاد. من المثير للاهتمام، أن النموذج الفعال يتنبأ بحالة أرضية بحزمة مسطحة للحقول الكهربائية والمغناطيسية الدقيقة. من خلال اعتبار نقطة كم (QD) محصورة بشكل هارموني بواسطة بوابات، نوضح أن نقطة g في السلك النانوي تُحتفظ في نقطة الكم. تكشف حساباتنا أن هذه النقطة يمكن تصميمها لتتوافق مع الحد الأقصى لـ SOI، مما ينتج عنه كيوبيتات متماسكة للغاية بترددات رابي كبيرة. ندرس أيضًا عامل g الفعال للأسلاك النانوية المنمّاة على طول محاور عالية التناظر مختلفة ونعثر على أن نموذجنا المستمد للأشباه الموصلات غير المتجانسة صالح لأكثر الاتجاهات نموًا ذات الصلة للأسلاك النانوية غير المتجانسة من الجيرمانيوم. علاوة على ذلك، تظهر سلك نانوي تم نموه على طول أحد المحاور البلورية الرئيسية الثلاثة أعلى SOI. تظهر نتائجنا أن الاقتراب المتجانس غير مبرر في الجيرمانيوم في جميع الحالات.