一种量子芯片制造技术

为解决现有计算机和电子产品的电子芯片功耗高，芯片中的电子之间的相互碰撞会使得计算机和电子产品发热，运算速度和通信速度慢等问题，本发明专利技术提出一种量子芯片，量子芯片是由具有拓扑相变的材料制成。量子芯片包括量子比特、量子门和纠错码系统。量子芯片采用拓扑量子计算的模式。拓扑量子计算包括重整化群的量子编译算法。量子门的操作由可以用2

【技术实现步骤摘要】
一种量子芯片
本专利技术涉及到芯片技术，特别涉及到一种量子芯片。
技术介绍
随着计算机和电子技术的发展，人们的生活水平和生活质量有了飞速的提高。随着时间的推移，人们对计算机的计算能力也在逐渐增强，但是现有的基于传统芯片技术的计算机遇到了通信墙和功耗墙等一系列问题，计算机的发展的摩尔定律也逐渐受到挑战，随着芯片技术的发展，集成电路上可容纳的晶体管数量不断增加，晶体管的尺寸也在不断减小至电子尺寸量级，晶体管的量子效应显现，现有的芯片技术无法处理这种量子技术难题，寻找一种突破性技术势在必行。芯片是电子产品和计算机的核心器件，当前应用于计算机和电子产品的电子芯片由于计算过程中的不可逆操作会使得功耗高，芯片中的电子之间的相互碰撞会使得计算机和电子产品发热，而且随着晶体管尺寸的逐步变小，电子件的碰撞影响随之增加，计算机及电子产品的发热问题会更加严重，影响了计算机的运算速度和通信速度，计算机的计算能力和通信能力不能适应人们日益增长的对于计算机能力的需求。本专利技术是为了有效解决当前计算机和电子产品的芯片主要为电子芯片，电子芯片的功耗大，由于电子运动时的相互碰撞引起计算机和电子产品发热，计算机的计算速度慢，通信设备的通信能力差的现状，提出一种量子芯片，通过量子芯片使得计算机的计算过程是可逆的，用于制备芯片的粒子的运动和信息传递通过电子自旋等量子特性而互不干扰，不会使得计算机及电子产品在使用过程中发热，计算机的运算速度和通信速度会几何级增长，从而在技术上和经济效益上推动计算机和电子产业整体性质的飞越。
技术实现思路
为解决现有计算机和电子产品的电子芯片由于计算过程中的不可逆操作会使得功耗高，芯片中的电子之间的相互碰撞会使得计算机和电子产品发热，影响运算速度和通信速度，计算机的计算能力和通信能力不能适应人们日益增长的对于计算机能力的需求的问题，本专利技术提出一种量子芯片，量子芯片是由具有拓扑相变的材料制成。具有拓扑相变的材料在参数空间的拓扑数改变时发生拓扑相变。具有拓扑相变的材料包括但不限于具有量子霍尔效应的电子气、具有涡旋相变的超导薄膜、超流薄膜和磁系统、时间反演对称性破缺的拓扑量子流体、时间反演对称和自旋轨道耦合的拓扑绝缘体。具有量子霍尔效应的电子气包括但不限于1维、2维和3维。时间反演对称和自旋轨道耦合的拓扑绝缘体包括但不限于1维、2维和3维。量子芯片包括量子比特、量子门和纠错码系统。量子芯片采用拓扑量子计算的模式。量子比特是由满足非阿贝尔(non-Abelian)统计规律的马约拉纳费米子(Majoranafermion)制成，马约拉纳费米子(Majoranafermion)包括但不限于超中性子(neutralino)。拓扑量子计算包括重整化群的量子编译算法。量子门的操作由可以用2kx2k的酉矩阵表示，包括但不限于阿达马门(Hadamardgate)、泡利-X门(Pauli-Xgate)、泡利-Y门(Pauli-Ygate)、泡利-Z门(Pauli-Zgate)相位偏移门(Phaseshiftgates)、互换门(Swapgate)和Toffoli门(Toffoligate)。附图说明附图1为量子芯片的结构示意图。具体实施方式由图可知，一种量子芯片，量子芯片是由具有拓扑相变的材料制成。材料在参数空间的拓扑数改变时发生拓扑相变。具有拓扑相变的材料包括但不限于具有量子霍尔效应的电子气、具有涡旋相变的超导薄膜、超流薄膜和磁系统、时间反演对称性破缺拓扑量子流体、时间反演对称和自旋轨道耦合的拓扑绝缘体。具有量子霍尔效应的电子气包括但不限于1维、2维和3维。时间反演对称和自旋轨道耦合的拓扑绝缘体包括但不限于1维、2维和3维。量子芯片包括量子比特、量子门和纠错码系统。量子芯片采用拓扑量子计算的模式。量子比特是由满足非阿贝尔(non-Abelian)统计规律的马约拉纳费米子(Majoranafermion)制成，马约拉纳费米子(Majoranafermion)包括但不限于超中性子(neutralino)。拓扑量子计算包括重整化群的量子编译算法。量子门的操作由可以用2kx2k的酉矩阵表示，包括但不限于阿达马门(Hadamardgate)、泡利-X门(Pauli-Xgate)、泡利-Y门(Pauli-Ygate)、泡利-Z门(Pauli-Zgate)相位偏移门(Phaseshiftgates)、互换门(Swapgate)和Toffoli门(Toffoligate)。具有拓扑相变性质的时间反演对称和自旋轨道耦合的2维拓扑绝缘体具有量子霍尔效应，它是通过自旋轨道耦合而不是电子传递信息，在各自轨道上运行，不会相互碰撞而使的计算机和电子器件发热。由满足非阿贝尔(non-Abelian)统计规律的马约拉纳费米子(Majoranafermion)制成的量子比特，由于马约拉纳费米子(Majoranafermion)的反粒子就是自身，他的性质决定了由马约拉纳费米子(Majoranafermion)制成的量子比特不易与周围的物质发生破坏量子系统的作用，从而自动实现了当前科技的一大难题即量子计算、量子比特纠错码系统的设计和应用。由量子比特组成的量子门，可以操作1个或者多个量子比特，是一个基本的量子线路。量子门的操作可以由2kx2k的酉矩阵表示，包括但不限于阿达马门(Hadamardgate)、泡利-X门(Pauli-Xgate)、泡利-Y门(Pauli-Ygate)、泡利-Z门(Pauli-Zgate)相位偏移门(Phaseshiftgates)、互换门(Swapgate)和Toffoli门(Toffoligate)，由于传统逻辑线路的Toffoli门(Toffoligate)可以换算成一个Deutsch门D(π/2)，因此由量子线路原理进行重整化群量子编译算法的量子计算模式可以模拟所有的用传统线路原理进行的传统计算操作模式。通过具有拓扑相变性质的时间反演对称和自旋轨道耦合的2维拓扑绝缘体具有量子霍尔效应，它是通过自旋轨道耦合而不是电子传递信息，在各自轨道上运行，不会相互碰撞而使的计算机和电子器件发热，解决了传统计算机的芯片中电子在运动中相互碰撞使得计算机发热，运算速度慢、通信速度慢的问题，同时也解决了晶体管的尺寸趋于电子尺寸从而具有量子效应的难题，量子比特由具有特殊性质的马约拉纳费米子(Majoranafermion)制成，由于马约拉纳费米子(Majoranafermion)制成的量子比特不易与周围的物质发生破坏量子系统的作用，自动成为量子比特计算、通信的纠错功能，可以大幅度提高量子计算的计算精度，成为纠错码系统的基础，解决了当前纠错码技术的一大难题。由于使用量子门的计算模式使得计算机的计算过程是可逆的，由量子线路原理进行重整化群量子编译算法的量子计算模式可以模拟所有的用传统线路原理进行的传统计算操作模式，由此可以实现当前传统计算机的所有计算操作，由于上述所说的量子比特、量子门和量子芯片的特殊材质和计算原理，可以几何级提高计算速度和通信速度，实现计算机产业和电子产业的飞跃发展。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种量子芯片，其特征在于：量子芯片是由具有拓扑相变的材料制成。

【技术特征摘要】
1.一种量子芯片，其特征在于：量子芯片是由具有拓扑相变的材料制成。2.根据权利要求1所述的量子芯片，其特征在于：材料在参数空间的拓扑数改变时发生拓扑相变。3.根据权利要求1、2所述的量子芯片，其特征在于：具有拓扑相变的材料包括但不限于具有量子霍尔效应的电子气、具有涡旋相变的超导薄膜、超流薄膜和磁系统、时间反演对称性破缺拓扑量子流体、时间反演对称和自旋轨道耦合的拓扑绝缘体。4.根据权利要求1、2和3所述的量子芯片，其特征在于：具有量子霍尔效应的电子气包括但不限于1维、2维和3维。5.根据权利要求1、2和3所述的量子芯片，其特征在于：时间反演对称和自旋轨道耦合的拓扑绝缘体包括但不限于1维、2维和3维。6.根据权利要求1所述的量子芯片，其特征在于：量子芯片包括量子比特、量子门和纠错码系统。7.根据权利要求1、2、3、4、5和6所述的量子通信系统，其特征在于：量子芯片...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵玉君，
申请(专利权)人：章美前，
类型：发明
国别省市：浙江,33