Kompromissfreie Skalierung der Qubitgeschwindigkeit und Kohärenz

Auf führenden Qubit-Plattformen besteht ein gemeinsamer Kompromiss: Eine erhöhte Kohärenz geht auf Kosten der operationellen Geschwindigkeit, was die Vorstellung widerspiegelt, dass der Schutz eines Qubits vor seiner geräuschhaften Umgebung auch die Kontrolle über dieses einschränkt. Dieses Geschwindigkeits-Kohärenz-Dilemma begrenzt die Qubit-Leistung über verschiedene Technologien hinweg. Hier demonstrieren wir ein Lochspin-Qubit in einem Ge/Si Kern/ Schale-Nanorod, das seine Rabi-Frequenz verdreifacht, während gleichzeitig die Hahn-Echo-Kohärenzzeit vervierfacht wird, was den Q-Faktor um über einen Größenordnungsfaktor steigert. Dies wird durch die direkte Rashba-Spin-Bahn-Interaktion ermöglicht, die aus der Mischung von schweren und leichten Löchern durch starke Konfinierung in zwei Dimensionen entsteht. Das Anpassen einer Gate-Spannung lässt diese Interaktion ihren Höhepunkt erreichen, was maximale Antriebs-Geschwindigkeit und einen Punkt bietet, an dem das Qubit optimal vor Ladungsrauschen geschützt ist, wodurch Geschwindigkeit und Kohärenz zusammen skaliert werden können. Unser Machbarkeitsnachweis zeigt, dass sorgfältiges Dot-Design eine langjährige Einschränkung überwinden kann und einen neuen Ansatz für den Bau von Hochleistung und fehlerresistenten Qubits bietet.