Enhanced orbital magnetic field effects in Ge hole nanowires

物理 凝聚态物理 量子位元 纳米线 束缚态 磁场 量子力学 量子
作者
Christoph Adelsberger,Stefano Bosco,Jelena Klinovaja,Daniel Loss
出处
期刊:Physical review [American Physical Society]
卷期号:106 (23) 被引量:11
标识
DOI:10.1103/physrevb.106.235408
摘要

Hole semiconductor nanowires (NW) are promising platforms to host spin qubits and Majorana bound states for topological qubits because of their strong spin-orbit interactions (SOI). The properties of these systems depend strongly on the design of the cross section and on strain, as well as on external electric and magnetic fields. In this paper, we analyze in detail the dependence of the SOI and $g$ factors on the orbital magnetic field. We focus on magnetic fields aligned along the axis of the NW, where orbital effects are enhanced and result in a renormalization of the effective $g$ factor up to $400%$, even at small values of magnetic field. We provide an exact analytical solution for holes in Ge NWs and we derive an effective low-energy model that enables us to investigate the effect of electric fields applied perpendicular to the NW. We also discuss in detail the role of strain, growth direction, and high-energy valence bands in different architectures, including Ge/Si core/shell NWs, gate-defined one-dimensional channels in planar Ge, and curved Ge quantum wells. By comparing NWs with different growth directions, we find that the isotropic approximation is well justified. Curved Ge quantum wells feature large effective $g$ factors and SOI at low electric field, ideal for hosting Majorana bound states. In contrast, at strong electric field, these quantities are independent of the field, making hole spin qubits encoded in curved quantum wells to good approximation not susceptible to charge noise, and significantly boosting their coherence time.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
zzx396完成签到,获得积分0
1秒前
one完成签到 ,获得积分10
2秒前
十五完成签到,获得积分10
2秒前
ptjam完成签到 ,获得积分10
3秒前
神勇的晟睿完成签到 ,获得积分10
4秒前
4秒前
曾珍完成签到 ,获得积分10
4秒前
Muhi完成签到,获得积分10
4秒前
4秒前
自带蓝牙的土豆完成签到 ,获得积分10
5秒前
青羽落霞完成签到 ,获得积分10
6秒前
抹颜完成签到,获得积分10
7秒前
量子星尘发布了新的文献求助10
11秒前
胡图图完成签到,获得积分10
12秒前
睡觉大王完成签到 ,获得积分10
13秒前
14秒前
14秒前
15秒前
15秒前
20秒前
玩命的十三完成签到 ,获得积分10
20秒前
寂寞的诗云完成签到,获得积分10
22秒前
我爱科研完成签到 ,获得积分10
22秒前
23秒前
Bin_Liu发布了新的文献求助10
24秒前
She完成签到,获得积分10
24秒前
27秒前
Raki完成签到,获得积分10
28秒前
22完成签到 ,获得积分10
28秒前
Echo_1995完成签到,获得积分10
31秒前
徐慕源完成签到,获得积分10
31秒前
able发布了新的文献求助10
32秒前
呜呜完成签到 ,获得积分10
33秒前
33秒前
CQ完成签到 ,获得积分10
34秒前
漂亮天真完成签到,获得积分10
35秒前
gmc完成签到 ,获得积分10
35秒前
怡然白竹完成签到 ,获得积分10
37秒前
懵懂的海露完成签到,获得积分10
41秒前
testz完成签到,获得积分10
43秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
Les Mantodea de Guyane: Insecta, Polyneoptera [The Mantids of French Guiana] 3000
徐淮辽南地区新元古代叠层石及生物地层 3000
The Mother of All Tableaux: Order, Equivalence, and Geometry in the Large-scale Structure of Optimality Theory 3000
Handbook of Industrial Diamonds.Vol2 1100
Global Eyelash Assessment scale (GEA) 1000
Picture Books with Same-sex Parented Families: Unintentional Censorship 550
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4038184
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3575908
关于积分的说明 11373872
捐赠科研通 3305715
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1819255
邀请新用户注册赠送积分活动 892662
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 815022