[發明專利]實現拓撲量子比特的裝置和相應的制備方法

有效

• 申請號: 201811416752.0
• 申請日: 2018-11-26
• 公開（公告）號: CN109755379B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 王駿華;呂力
• 申請（專利權）人: 中國科學院物理研究所
• 主分類號: H01L39/22
• 分類號: H01L39/22;H01L39/24;H01L27/18
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇;李科

本發明提供一種實現拓撲量子比特的裝置，包括：可調門的拓撲絕緣層；所述拓撲絕緣層之上的第一絕緣層和第二絕緣層；第一射頻超導量子干涉器和第二射頻超導量子干涉器，所述第一射頻超導量子干涉器包括第一約瑟夫森結和用于連通所述第一約瑟夫森結的超導部分的第一超導連通部分，所述第二射頻超導量子干涉器包括第二約瑟夫森結和用于連通所述第二約瑟夫森結的超導部分的第二超導連通部分；絕緣介質薄膜，其位于所述第一約瑟夫森結和所述第二約瑟夫森結之間并覆蓋所述第一約瑟夫森結的至少一部分和所述第二約瑟夫森結的至少一部分；以及門電極，其位于所述絕緣介質薄膜之上。

相關申請

本申請要求在2017年11月24日提交的、題為“一種拓撲量子比特的制備方法”、申請號為201711191147.3的中國專利申請的優先權，在此通過引用將其全部內容包括在本發明中。

技術領域

本發明屬于拓撲量子計算領域，尤其涉及一種實現拓撲量子比特的裝置和相應的制備方法。

背景技術

眾說周知，傳統的計算機技術發展到今天，硬件技術遇到了很大的瓶頸，主要原因是微電子工藝的尺寸達到了極限，提升芯片的功能越來越困難。為了滿足日益增加的計算能力需求，人們紛紛提出了各種新的計算機設計方案，量子計算機就是其中之一。

經典計算機中，比特是處理的二進制數據的基本單位，只有0和1兩個數值，一般可以用電路的通斷等狀態來表示。比特是計算機的基礎，類似地，量子計算機則通過構建量子比特，然后制備和操作它們，實現量子計算。量子比特是用量子態來表示“0”和“1”態，只不過量子比特還包括“0”和“1”的無窮多種疊加態(部分“0”和“1”態構成的新態)，這樣，量子比特就擁有比經典計算機更強的信息表達能力。但是，量子態有自己壽命，即退相干時間，這也就是說量子比特有自己的壽命，量子計算過程必須在量子比特的壽命時間內完成。受環境干擾影響，現有的量子比特退相干時間都不長(微秒量級)，因此量子計算被要求在納秒量級的時間尺度內完成。為了進一步提高量子比特性能，基于非阿貝爾任意子的拓撲量子計算被提出來，它與體系的拓撲性質有關，對局域的雜質干擾不敏感，退相干時間會更長。微軟公司就把注意力集中在這個方面，利用一維納米線中的Majorana(馬約拉納)束縛態作為拓撲量子計算的載體，具體地利用兩對Majorana(馬約拉納)束縛態的簡并基態作為一個量子比特，通過交換Majorana束縛態完成量子操作。但是，在一維納米線中制備Majorana束縛態需要加平行于納米線的磁場(約幾百mT)，在集成和操作量子比特的時候，這種要求會嚴重限制器件制備。