[發明專利]量子電子器件

有效

• 申請號: 201680078201.0
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN108430912B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: B·納夫拉迪;M·周開爾
• 申請（專利權）人: 悉尼大學
• 主分類號: H01L29/66
• 分類號: H01L29/66;G06N10/00;C01B32/15;B82Y10/00
• 代理公司: 北京世峰知識產權代理有限公司 11713
• 代理人: 卓霖;許向彤

1.一種量子電子器件，包括：

碳納米球體，適配成存儲通過電子自旋所表示的量子比特；以及

控制和讀取器件，用于設置所述量子比特并且讀取所述碳納米球體上所存儲的所述量子比特，其中，所述碳納米球體具有10nm至150nm之間的直徑、不是中空的并且具有：

在所述碳納米球體的體積上離域的金屬電子自旋狀態，所述電子自旋狀態在性質上是巡游的，具有在室溫下至少115納秒的電子自旋壽命，和

形成符合球體的曲率的未閉合的殼的短石墨片段。

2.如權利要求1所述的量子電子器件，其中，所述碳納米球體具有35nm的直徑。

3.如前述權利要求中的任一項所述的量子電子器件，其中，所述碳納米球體處于-40攝氏度至+40攝氏度之間的溫度。

4.一種用于量子計算的方法，所述方法包括：

在根據權利要求1所述的量子電子器件的所述碳納米球體上存儲通過電子自旋所表示的量子比特；

對所述量子比特執行量子運算，以生成結果量子比特；以及

從所述碳納米球體讀取所述結果量子比特。

5.一種自旋電子器件，包括：

根據權利要求1所述的量子電子器件，所述量子電子器件具有多個所述碳納米球體，其中的每一個適配成在該碳納米球體中提供通過電子自旋所表示的量子比特；

包括控制和讀取器件的控制器件，其中，所述控制器件用于促進所述多個碳納米球體上的所述量子比特之間的相互作用，以執行量子運算；

導體，所述導體耦合到所述碳納米球體，以提供對攜帶所述電子自旋的電子的傳輸；和

與多個所述碳納米球體中的每一個關聯的電極。

6.如權利要求5所述的自旋電子器件，其中，所述導體包括石墨烯結構。

7.如權利要求5所述的自旋電子器件，還包括：隔離層，用于將所述電極與所述多個碳納米球體隔離。

8.如權利要求7所述的自旋電子器件，其中，所述隔離層具有200nm至400nm之間的厚度。

9.如權利要求7或8所述的自旋電子器件，其中，所述隔離層包括SiO₂層。

10.如權利要求5所述的自旋電子器件，其中，所述多個碳納米球體之間的距離使得所述自旋在所述多個碳納米球體之間的傳輸期間不丟失，并且多個所述碳納米球體之間的距離處于50nm至1000nm之間。

11.一種權利要求1中限定的碳納米球體用于制造根據權利要求1所述的量子電子器件的用途。