Compuertas cuánticas en qubits en configuración flopping- mode controlados mediante modulación de acoplamiento

ALEJANDRO D. BENDERSKY; SERGIO SANTIAGO GOMEZ; RODOLFO H ROMERO

Bahia Blanca

Congreso; 108° Reunión de la AFA (Asociación de Física Argentina); 2023

Asociacion de Fisica Argentina

El uso de potenciales electrostáticos en heteroestructuras semiconductoras permite confinar electrones individuales en regiones de decenas o centenares de nanómetros en su interfaz de separación. El espín electrónico es una propiedad física adecuada para codificar un qubit. Sin embargo, la manipulación de estados de espín requiere campos magnéticos dependientes del tiempo o variación de la posición del electrón en un campo magnético inhomogéneo. Esta última opción permite su manipulación eléctrica, lo cual reduce ventajosamenteel tiempo de operación para evitar pérdidas de decoherencia debidas al entorno. En este trabajo proponemos operar un qubit consistente en los niveles espín orbitales de un electrón en un campo magnético inhomogéneo confinado en un punto cuántico doble en la configuración ‘flopping-mode’, modulando el acoplamiento entre los puntos cuánticos. La elección adecuada de los estados espín orbitales con asintonía (detuning) nula permite definir un pseudoespín controlable eléctricamente mediante el acoplamiento entre los QDs, que asumecaracterísticas de un campo magnético longitudinal efectivo. La modulación del acoplamiento interdots da lugar a oscilaciones de Rabi y rotaciones de 1-qubit. Para valores adecuados de los campos magnéticos podemos realizar una aproximación de onda rotante y resolver la dinámica del sistema de forma analítica, corroborando los valores con los resultados numéricos. Podemos demostrar además que la evolución unitaria de dos qubits bajo un control de tunneling, debido al acoplamiento de grados de libertad espacial y de espín, da lugar a compuertas que forman un conjunto universal para una computacióncuántica.