We present a highly controllable double quantum dot device based on bilayer graphene. Using a device architecture of interdigitated gate fingers, we can control the interdot tunnel coupling between 1 and 4 GHz and the mutual capacitive coupling between 0.2 and 0.6 meV, independent of the charge occupation of the quantum dots. The charging energy and, hence, the dot size remain nearly unchanged. The tuning range of the tunnel coupling covers the operating regime of typical silicon and GaAs spin qubit devices.
References
1.
D.
Loss
and D. P.
DiVincenzo
, Phys. Rev. A
57
, 120
(1998
).2.
J.
Yoneda
, K.
Takeda
, T.
Otsuka
, T.
Nakajima
, M. R.
Delbecq
, G.
Allison
, T.
Honda
, T.
Kodera
, S.
Oda
, Y.
Hoshi
, N.
Usami
, K. M.
Itoh
, and S.
Tarucha
, Nat. Nanotechnol.
13
, 102
(2018
).3.
T. F.
Watson
, S. G. J.
Philips
, E.
Kawakami
, D. R.
Ward
, P.
Scarlino
, M.
Veldhorst
, D. E.
Savage
, M. G.
Lagally
, M.
Friesen
, S. N.
Coppersmith
, M. A.
Eriksson
, and L. M. K.
Vandersypen
, Nature
555
, 633
(2018
).4.
J. R.
Petta
, A. C.
Johnson
, J. M.
Taylor
, E. A.
Laird
, A.
Yacoby
, M. D.
Lukin
, C. M.
Marcus
, M. P.
Hanson
, and A. C.
Gossard
, Science
309
, 2180
(2005
).5.
S.
Foletti
, H.
Bluhm
, D.
Mahalu
, V.
Umansky
, and A.
Yacoby
, Nat. Phys.
5
, 903
(2009
).6.
C.
Barthel
, J.
Medford
, H.
Bluhm
, A.
Yacoby
, C. M.
Marcus
, M. P.
Hanson
, and A. C.
Gossard
, Phys. Rev. B
85
, 035306
(2012
).7.
X.
Wu
, D. R.
Ward
, J. R.
Prance
, D.
Kim
, J. K.
Gamble
, R. T.
Mohr
, Z.
Shi
, D. E.
Savage
, M. G.
Lagally
, M.
Friesen
, S. N.
Coppersmith
, and M. A.
Eriksson
, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A.
111
, 11938
(2014
).8.
K.
Takeda
, A.
Noiri
, J.
Yoneda
, T.
Nakajima
, and S.
Tarucha
, Phys. Rev. Lett.
124
, 117701
(2020
).9.
J.
Levy
, Phys. Rev. Lett.
89
, 147902
(2002
).10.
F.
Martins
, F. K.
Malinowski
, P. D.
Nissen
, E.
Barnes
, S.
Fallahi
, G. C.
Gardner
, M. J.
Manfra
, C. M.
Marcus
, and F.
Kuemmeth
, Phys. Rev. Lett.
116
, 116801
(2016
).11.
M. D.
Reed
, B. M.
Maune
, R. W.
Andrews
, M. G.
Borselli
, K.
Eng
, M. P.
Jura
, A. A.
Kiselev
, T. D.
Ladd
, S. T.
Merkel
, I.
Milosavljevic
, E. J.
Pritchett
, M. T.
Rakher
, R. S.
Ross
, A. E.
Schmitz
, A.
Smith
, J. A.
Wright
, M. F.
Gyure
, and A. T.
Hunter
, Phys. Rev. Lett.
116
, 110402
(2016
).12.
B.
Trauzettel
, D. V.
Bulaev
, D.
Loss
, and G.
Burkard
, Nat. Phys.
3
, 192
(2007
).13.
J. B.
Oostinga
, H. B.
Heersche
, X.
Liu
, A. F.
Morpurgo
, and L. M. K.
Vandersypen
, Nat. Mater.
7
, 151
(2008
).14.
Y.
Zhang
, T.-T.
Tang
, C.
Girit
, Z.
Hao
, M. C.
Martin
, A.
Zettl
, M. F.
Crommie
, Y. R.
Shen
, and F.
Wang
, Nature
459
, 820
(2009
).15.
L.
Wang
, I.
Meric
, P. Y.
Huang
, Q.
Gao
, Y.
Gao
, H.
Tran
, T.
Taniguchi
, K.
Watanabe
, L. M.
Campos
, D. A.
Muller
, J.
Guo
, P.
Kim
, J.
Hone
, K. L.
Shepard
, and C. R.
Dean
, Science
342
, 614
(2013
).16.
H.
Overweg
, H.
Eggimann
, X.
Chen
, S.
Slizovskiy
, M.
Eich
, R.
Pisoni
, Y.
Lee
, P.
Rickhaus
, K.
Watanabe
, T.
Taniguchi
, V.
Fal'ko
, T.
Ihn
, and K.
Ensslin
, Nano Lett.
18
, 553
(2018
).17.
M.
Eich
, R.
Pisoni
, H.
Overweg
, A.
Kurzmann
, Y.
Lee
, P.
Rickhaus
, T.
Ihn
, K.
Ensslin
, F.
Herman
, M.
Sigrist
, K.
Watanabe
, and T.
Taniguchi
, Phys. Rev. X
8
, 031023
(2018
).18.
A.
Kurzmann
, M.
Eich
, H.
Overweg
, M.
Mangold
, F.
Herman
, P.
Rickhaus
, R.
Pisoni
, Y.
Lee
, R.
Garreis
, C.
Tong
, K.
Watanabe
, T.
Taniguchi
, K.
Ensslin
, and T.
Ihn
, Phys. Rev. Lett.
123
, 026803
(2019
).19.
L.
Banszerus
, T.
Fabian
, S.
Möller
, E.
Icking
, H.
Heiming
, S.
Trellenkamp
, F.
Lentz
, D.
Neumaier
, M.
Otto
, K.
Watanabe
, T.
Taniguchi
, F.
Libisch
, C.
Volk
, and C.
Stampfer
, Phys. Status Solidi B
257
, 2000333
(2020
).20.
C.
Tong
, R.
Garreis
, A.
Knothe
, M.
Eich
, A.
Sacchi
, K.
Watanabe
, T.
Taniguchi
, V.
Fal'ko
, T.
Ihn
, K.
Ensslin
, and A.
Kurzmann
, Nano Lett.
21
, 1068
–1073
(2021
).21.
L.
Banszerus
, A.
Rothstein
, T.
Fabian
, S.
Möller
, E.
Icking
, S.
Trellenkamp
, F.
Lentz
, D.
Neumaier
, K.
Watanabe
, T.
Taniguchi
, F.
Libisch
, C.
Volk
, and C.
Stampfer
, Nano Lett.
20
, 7709
(2020
).22.
M.
Eich
, R.
Pisoni
, A.
Pally
, H.
Overweg
, A.
Kurzmann
, Y.
Lee
, P.
Rickhaus
, K.
Watanabe
, T.
Taniguchi
, K.
Ensslin
, and T.
Ihn
, Nano Lett.
18
, 5042
(2018
).23.
L.
Banszerus
, B.
Frohn
, A.
Epping
, D.
Neumaier
, K.
Watanabe
, T.
Taniguchi
, and C.
Stampfer
, Nano Lett.
18
, 4785
(2018
).24.
L.
Banszerus
, S.
Möller
, E.
Icking
, K.
Watanabe
, T.
Taniguchi
, C.
Volk
, and C.
Stampfer
, Nano Lett.
20
, 2005
(2020
).25.
J.
Medford
, J.
Beil
, J. M.
Taylor
, E. I.
Rashba
, H.
Lu
, A. C.
Gossard
, and C. M.
Marcus
, Phys. Rev. Lett.
111
, 050501
(2013
).26.
T.
Takakura
, A.
Noiri
, T.
Obata
, T.
Otsuka
, J.
Yoneda
, K.
Yoshida
, and S.
Tarucha
, Appl. Phys. Lett.
104
, 113109
(2014
).27.
C.
Volk
, A. M. J.
Zwerver
, U.
Mukhopadhyay
, P. T.
Eendebak
, C. J.
van Diepen
, J. P.
Dehollain
, T.
Hensgens
, T.
Fujita
, C.
Reichl
, W.
Wegscheider
, and L. M. K.
Vandersypen
, npj Quantum Inf.
5
, 1
(2019
).28.
T.-K.
Hsiao
, C. J.
van Diepen
, U.
Mukhopadhyay
, C.
Reichl
, W.
Wegscheider
, and L. M. K.
Vandersypen
, Phys. Rev. Appl.
13
, 054018
(2020
).29.
C. H.
Yang
, A.
Rossi
, N. S.
Lai
, R.
Leon
, W. H.
Lim
, and A. S.
Dzurak
, Appl. Phys. Lett.
105
, 183505
(2014
).30.
D. M.
Zajac
, T. M.
Hazard
, X.
Mi
, K.
Wang
, and J. R.
Petta
, Appl. Phys. Lett.
106
, 223507
(2015
).31.
S. D.
Liles
, R.
Li
, C. H.
Yang
, F. E.
Hudson
, M.
Veldhorst
, A. S.
Dzurak
, and A. R.
Hamilton
, Nat. Commun.
9
, 3255
(2018
).32.
H. G. J.
Eenink
, L.
Petit
, W. I. L.
Lawrie
, J. S.
Clarke
, L. M. K.
Vandersypen
, and M.
Veldhorst
, Nano Lett.
19
, 8653
(2019
).33.
W. I. L.
Lawrie
, H. G. J.
Eenink
, N. W.
Hendrickx
, J. M.
Boter
, L.
Petit
, S. V.
Amitonov
, M.
Lodari
, B.
Paquelet Wuetz
, C.
Volk
, S. G. J.
Philips
, G.
Droulers
, N.
Kalhor
, F.
van Riggelen
, D.
Brousse
, A.
Sammak
, L. M. K.
Vandersypen
, G.
Scappucci
, and M.
Veldhorst
, Appl. Phys. Lett.
116
, 080501
(2020
).34.
S.
Engels
, B.
Terrés
, A.
Epping
, T.
Khodkov
, K.
Watanabe
, T.
Taniguchi
, B.
Beschoten
, and C.
Stampfer
, Phys. Rev. Lett.
113
, 126801
(2014
).35.
C.
Volk
, S.
Fringes
, B.
Terrés
, J.
Dauber
, S.
Engels
, S.
Trellenkamp
, and C.
Stampfer
, Nano Lett.
11
, 3581
(2011
).36.
S.
Fringes
, C.
Volk
, B.
Terrés
, J.
Dauber
, S.
Engels
, S.
Trellenkamp
, and C.
Stampfer
, Phys. Status Solidi C
9
, 169
(2012
).37.
X. L.
Liu
, D.
Hug
, and L. M. K.
Vandersypen
, Nano Lett.
10
, 1623
(2010
).38.
W. G.
van der Wiel
, S.
De Franceschi
, J. M.
Elzerman
, T.
Fujisawa
, S.
Tarucha
, and L. P.
Kouwenhoven
, Rev. Mod. Phys.
75
, 1
(2002
).39.
T. H.
Stoof
and Yu. V.
Nazarov
, Phys. Rev. B
53
, 1050
(1996
).40.
F.
Molitor
, S.
Dröscher
, J.
Güttinger
, A.
Jacobsen
, C.
Stampfer
, T.
Ihn
, and K.
Ensslin
, Appl. Phys. Lett.
94
, 222107
(2009
).41.
W.
Albrecht
, J.
Moers
, and B.
Hermanns
, J. Large-Scale Res. Facil.
3
, 112
(2017
).© 2021 Author(s).
2021
Author(s)
You do not currently have access to this content.