Ein Kohärenz-Sweet-Spot mit verbessertem dipolaren Kopplung

Qubits erfordern einen Kompromiss zwischen operationeller Geschwindigkeit und Kohärenz. Hier demonstrieren wir ein kompromissfreies Singulett-Triplet (ST) Qubit, bei dem das Qubit maximal mit dem externen Feld koppelt, während es gleichzeitig minimal mit den dominierenden Geräuschquellen koppelt. Das Qubit wird in einem kristallphasen-definierten Doppel-Quantenpunkt in einem InAs-Nanodraht implementiert. Mithilfe eines supraleitenden Resonators messen wir die Spin-Orbit-Interaktions (SOI) Lücke, die Spin-Photon-Kopplungsstärke und die Dekohärenzrate des Qubits als Funktion der in der Ebene liegenden Magnetfeldorientierung. Wir demonstrieren einen Spin-Qubit-Sweet-Spot, der die dipolare Kopplung maximiert und gleichzeitig die Dekohärenz minimiert. Unsere theoretische Beschreibung postuliert Phononen als die wahrscheinlichste dominante Geräuschquelle. Der kompromissfreie Sweet-Spot stammt aus der SOI und deutet darauf hin, dass er nicht auf diese Materialplattform beschränkt ist, sondern potenziell in jedem Material mit SOI Anwendung finden könnte. Diese Ergebnisse ebnen den Weg für eine verbesserte Ingenieurtechnik dieser Nanomaterialien für Quantenbit-Technologien der nächsten Generation.