SEMINARIO
DATA: 04/11/2013
ORE: 15,50
LUOGO: Aula F1
RELATORE: Dott. Pasquale Scarlino (Kavli Institute of Nanoscience, Delft
University of Technology, The Netherlands)
TITOLO: "Spin Qubits in eterostrutture Si/SiGe per tempi di coerenza
ultralunghi"
Abstract: La realizzazione di un computer quantistico richiede il
controllo coerente di un sistema a due livelli e lo spin (up o down) di un
elettrone opportunamente confinato in un quantum dot costituisce uno dei
più promettenti candidati avendo tempi di coerenza e rilassamento
superiori ai tipici tempi di manipolazione. Finora il GaAs è stato il
sistema maggiormente studiato, ma presenta specie con spin nucleare non
nullo, per cui la risultante interazione iperfine determina un processo di
decoerenza degli spin elettronici confinati con tipici tempi di dephasing
(T2*) dell’ordine di 10 ns. L’isotopo predominante del silicio, al
contrario, è privo di spin nucleare, per cui ci si può aspettare
un’interazione iperfine sensibilmente inferiore e valori di T2* fino a
1000 volte superiori del corrispettivo sistema in GaAs (un vantaggio
notevole).
In questo seminario, sarà discussa l’implementazione sperimentale di spin
qubit a partire da un’eterostruttura Si/SiGe. Le prestazioni di tale
sistema saranno quindi confrontate con misure analoghe su campioni GaAs.
Nello specifico, lo spin elettronico è letto in “single shot” mediante
l’utilizzo di un sensore di carica. La rotazione di spin è realizzata
tramite l’applicazione di eccitazioni nelle micronde (alcuni GHz) ad
un’antenna sulla superficie dell’eterostruttura. Il campo elettrico in
alternata comporta l’oscillazione della buca di potenziale, confinante
l’elettrone, in un gradiente di campo magnetico creato da un micromagnete
di cobalto, presente sulla medesima superficie del campione. Ciò crea un
campo magnetico effettivo oscillante alla frequenza di Larmor del sistema
a 2 livelli in esame. Dall’andamento della frequenza di risonanza in
funzione del campo magnetico esterno è possibile estrarre il fattore
giromagnetico del Si e dall’ampiezza di tale risonanza, un tempo T2* dello
spin elettronico nel Si dell’ordine del μs. Tale tempo è confermato
dall’osservazione, senza precedenti in tale sistema, di oscillazioni di
Rabi con frequenza massima attorno a 5 MHz e tempi di echo (T2)
dell’ordine delle decine di μs. La stabilità del campione, unitamente
a tempi di coerenza così elevati, consente inoltre l’osservazione di
pattern di “Ramsey free induction decay”.
Ref. Dott. G. Maruccio
