研究目的
研究界面台阶对Si/SiGe量子点中谷-轨道耦合强度和相位的影响。
研究成果
研究表明，界面台阶会显著影响硅锗量子点中谷-轨道耦合的幅度和相位。单原子层台阶可使耦合幅度抑制高达75%，相位改变近π。在特定条件下，双台阶能使谷-轨道耦合趋近于零。这些发现对于理解和控制量子信息处理应用中的量子点至关重要。
研究不足
该研究受限于有效质量近似法，可能无法完全捕捉界面台阶的原子级细节。该模型假设台阶间的平台远宽于原子尺度，因而仅适用于较宽平台的情况。
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界面台阶对Si/SiGe量子点中谷-轨道耦合的影响
DOI：10.1103/PhysRevB.100.125309
期刊：Physical Review B
出版年份：2019
更新时间：2025-09-11 14:15:04
摘要：
谷-轨道耦合是决定硅量子点是否适用于量子信息处理的关键参数。本文研究了界面台阶对硅量子点中电子谷-轨道耦合强度与相位的影响。在有效质量近似下，我们发现Si/SiGe量子点界面台阶的位置对谷-轨道耦合的强度和相位都具有重要影响。具体而言，数值计算表明：单原子层台阶可使谷-轨道耦合强度降低达75%，相位改变近π；当存在两个台阶时，谷-轨道耦合最小值甚至可趋近于零。只要台阶间距远大于原子尺度，该计算方法原则上可推广至多台阶情形。我们还阐明了外磁场及高轨道态对谷-轨道耦合的影响。总体而言，研究结果表明界面粗糙度会显著改变谷-轨道耦合的强度与相位——这两个参数对硅基自旋量子比特和电荷量子比特都至关重要。
作者：
Bilal Tariq，Xuedong Hu
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