先进处理设备的制作方法

文档序号:11141040阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种用于先进处理设备的处理元件,所述处理元件包括:硅和电介质材料,所述硅和所述电介质材料在所述硅与所述电介质材料之间形成界面;限制布置,所述限制布置用于将一个或更多个电子或空穴限制在所述硅中以形成量子点;以及控制布置,所述控制布置用于控制所述量子点的量子特性以将所述量子点作为量子位操作。

2.根据权利要求1所述的处理元件,其中,所述电介质材料包括二氧化硅。

3.根据权利要求1和权利要求2所述的处理元件,其中,所述硅主要包括28Si。

4.根据前述权利要求中任一项所述的处理元件,其中,所述控制布置包括控制器,所述控制器被布置为调谐所述量子点,使得能够在能量值的范围内调节影响所述量子位的状态的能量。

5.根据前述权利要求中任一项所述的处理元件,其中,所述量子特性包括电子自旋或空穴自旋。

6.根据前述权利要求中任一项所述的处理元件,其中,所述限制布置适于限制一个或更多个电子或空穴以形成一对量子点,并且所述控制布置适于控制所述一对量子点的单线态和三线态,以对量子位逻辑状态进行编码。

7.根据前述权利要求中任一项所述的处理元件,其中,所述限制布置适于限制一个或更多个电子或空穴以形成至少三个量子点,并且所述控制布置适于控制所述至少三个量子点的自旋状态,以对量子位逻辑状态进行编码。

8.根据权利要求6或7所述的处理元件,其中,所述量子位逻辑状态由施加至所述控制布置以调谐所述量子点中的一个或更多个的电子或空穴的自旋之间的交换相互作用的电压来控制。

9.根据权利要求5所述的处理元件,所述控制器包括栅电极,所述栅电极被布置为被施加有调谐所述电子或空穴自旋谐振频率的电压。

10.根据权利要求9所述的处理元件,其中,所述控制布置被布置为施加为所述量子位的ESR被调谐到的频率的信号。

11.根据权利要求10所述的处理元件,其中,所述控制布置包括传输线,所述传输线与接近所述量子点的所述Si材料集成,以便能够影响所述电子或空穴的所述自旋。

12.根据权利要求10或11所述的处理元件,其中,所述控制布置包括发生器,所述发生器用于使所述处理元件沐浴在用于影响所述电子或空穴的所述自旋的电磁辐射中。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的处理元件,所述处理元件包括:用于读取所述量子位的所述状态的读出布置。

14.根据权利要求13所述的处理元件,其中,所述读出布置包括被布置为检测电子或空穴隧穿事件的单电子晶体管(SET)或量子点接触(QPC)。

15.根据权利要求13或14所述的处理元件,其中,所述读出布置包括电容地耦合到所述处理元件的电极。

16.根据前述权利要求中任一项所述的处理元件,其中,所述限制布置包括一个或更多个栅电极,所述一个或更多个栅电极被布置为具有被施加以产生限制电子或空穴以形成所述量子点的静电场的电压。

17.根据前述权利要求中任一项所述的处理元件,所述处理元件包括:硅基板;二氧化硅层,所述二氧化硅层在所述硅基板上;以及金属栅,所述金属栅在所述二氧化硅层上形成所述限制布置和所述控制布置。

18.一种先进处理设备,所述先进处理设备包括多个根据权利要求1至17中任一项所述的处理元件,所述处理元件在Si基板内被布置成阵列。

19.根据权利要求18所述的先进处理设备,所述先进处理设备包括交换控制布置,所述交换控制布置用于控制多个处理元件之间的交换相互作用,以实现量子处理。

20.根据权利要求19所述的先进处理设备,其中,权利要求4所述的控制布置由一个或更多个控制线在所述先进处理设备中实现,所述一个或更多个控制线被布置为以使得每个处理元件单独可寻址或所述处理元件按组可寻址的方式与多个所述处理元件相互作用。

21.一种操作量子处理元件的方法,所述处理元件包括:硅和电介质材料,所述硅和所述电介质材料在所述硅和所述电介质材料之间形成界面;限制布置,所述限制布置用于将一个或更多个电子或空穴限制在所述硅中以形成量子点;以及控制布置,所述控制布置用于控制所述量子点的量子特性以作为量子位操作,所述方法包括以下步骤:经由所述控制布置施加信号以控制所述量子位的状态。

22.根据权利要求21所述的方法,所述方法包括以下另外步骤:施加另外控制信号来调谐所述量子点,以将影响所述量子位的所述状态的能量调节至在可用能量值的范围内的能量值。

23.根据权利要求21所述的方法,其中,所述限制布置被布置为限制一个或更多个电子或空穴以形成一对量子点,并且所述控制布置被布置为控制所述一对量子点的单线态和三线态以对量子位逻辑状态进行编码,所述方法包括以下步骤:经由所述控制布置施加信号以控制所述量子位的所述状态。

24.根据权利要求21所述的方法,其中,所述限制布置被布置为限制一个或更多个电子或空穴以形成至少三个量子点,并且所述控制布置被布置为控制所述至少三个量子点的自旋状态以对量子位逻辑状态进行编码,所述方法包括以下步骤:经由所述控制布置施加信号以控制所述量子位的所述状态。

25.根据权利要求23或24所述的方法,所述方法包括以下步骤:向所述控制布置施加电压信号,以通过调谐所述量子点中的一个或更多个的电子或空穴的自旋之间的交换相互作用来控制所述量子位逻辑状态。

26.一种实现量子处理元件的方法,所述方法包括以下步骤:施加电场以在硅与电介质之间的界面处形成量子点;以及施加电磁场以影响所述量子点的量子状态。

27.根据权利要求26所述的方法,所述方法包括以下步骤:施加另外电磁场来调谐所述量子点,以将影响量子点的所述状态的所述能量调节至在可用能量值的范围内的能量值。

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