A single hole spin with enhanced coherence in natural silicon

量子位元 自旋工程 物理 自旋(空气动力学) 连贯性(哲学赌博策略) 超导量子计算 凝聚态物理 相干时间 自旋极化 光电子学 量子力学 量子 电子 热力学
作者
N. Piot,Boris Brun,Vivien Schmitt,Simon Zihlmann,V. P. Michal,A. Aprá,J. C. Abadillo-Uriel,X. Jehl,Benoît Bertrand,Heimanu Niebojewski,Louis Hutin,M. Vinet,Matias Urdampilleta,Tristan Meunier,Yann-Michel Niquet,Romain Maurand,S. De Franceschi
出处
期刊:Nature Nanotechnology [Nature Portfolio]
卷期号:17 (10): 1072-1077 被引量:73
标识
DOI:10.1038/s41565-022-01196-z
摘要

Semiconductor spin qubits based on spin-orbit states are responsive to electric field excitations, allowing for practical, fast and potentially scalable qubit control. Spin electric susceptibility, however, renders these qubits generally vulnerable to electrical noise, which limits their coherence time. Here we report on a spin-orbit qubit consisting of a single hole electrostatically confined in a natural silicon metal-oxide-semiconductor device. By varying the magnetic field orientation, we reveal the existence of operation sweet spots where the impact of charge noise is minimized while preserving an efficient electric-dipole spin control. We correspondingly observe an extension of the Hahn-echo coherence time up to 88 μs, exceeding by an order of magnitude existing values reported for hole spin qubits, and approaching the state-of-the-art for electron spin qubits with synthetic spin-orbit coupling in isotopically purified silicon. Our finding enhances the prospects of silicon-based hole spin qubits for scalable quantum information processing.
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