量子比特电路、量子计算机以及量子比特电路的制造方法技术

一种量子比特电路，具有：具备第一边缘且沿第一方向延伸的第一马约拉纳载体；以及具备第二边缘且在与所述第一方向交叉的第二方向上延伸的第二马约拉纳载体，所述第一马约拉纳载体在所述第一边缘的俯视观察时与所述第二边缘重叠的部分包含能够存在马约拉纳粒子的第一区域，所述第二马约拉纳载体在所述第二边缘的俯视观察时与所述第一边缘重叠的部分包含能够存在马约拉纳粒子的第二区域，所述第一区域的马约拉纳粒子与所述第二区域的马约拉纳粒子能够交换。纳粒子能够交换。纳粒子能够交换。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】量子比特电路、量子计算机以及量子比特电路的制造方法


[0001]本专利技术涉及量子比特电路、量子计算机以及量子比特电路的制造方法。

技术介绍

[0002]对使用了马约拉纳(Majorana)粒子的量子计算机进行了研究。作为产生马约拉纳粒子的结构，例如提出了以下2种技术。一种是使用1维的半导体纳米线的技术，另一种是使用2维的拓扑绝缘体的技术。
[0003]现有技术文献
[0004]专利文献
[0005]专利文献1：日本特开2013
‑
247267号公报
[0006]专利文献2：日本特表2020
‑
511780号公报
[0007]非专利文献
[0008]非专利文献1：Coulomb
‑
assisted braiding of Majorana fermions in a Josephson junction array,New Journal of Physics 14,035019(2012)
[0009]非专利文献2：Minimal circuit for a flux
‑
controlled Majorana qubit in a quantum spin
‑
Hall insulator,Physica Scripta T164,014007(2015)
[0010]非专利文献3：Direct visualization of a two
‑
dimensional topological insulator in the single
‑
layer 1T
′‑
WTe2,Physical Review B 96,(2017)

技术实现思路

[0011]专利技术所要解决的问题
[0012]虽然迄今为止已经提出了基于理论的方案，但要以高成品率制造容易控制的量子比特电路是极其困难的。
[0013]本专利技术的目的在于提供能够以高成品率制造容易控制的结构的量子比特电路、量子计算机以及量子比特电路的制造方法。
[0014]用于解决问题的手段
[0015]根据本公开的一个方式，提供一种量子比特电路，其具有：具备第一边缘且沿第一方向延伸的第一马约拉纳载体；以及具备第二边缘且沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸的第二马约拉纳载体，所述第一马约拉纳载体在所述第一边缘的俯视观察时与所述第二边缘重叠的部分包含能够存在马约拉纳粒子的第一区域，所述第二马约拉纳载体在所述第二边缘的俯视观察时与所述第一边缘重叠的部分包含能够存在马约拉纳粒子的第二区域，所述第一区域的马约拉纳粒子与所述第二区域的马约拉纳粒子能够交换。
[0016]专利技术效果
[0017]根据本公开，能够以高成品率制造容易控制的结构。
附图说明
[0018]图1是示出第一实施方式的量子比特电路的俯视图。
[0019]图2是将图1中的一部分放大表示的图。
[0020]图3是示出第一实施方式的量子比特电路的剖视图(其1)。
[0021]图4是示出第一实施方式的量子比特电路的剖视图(其2)。
[0022]图5是示出第一实施方式的量子比特电路的动作的例子的图。
[0023]图6是示出第一实施方式的量子比特电路的制造方法的俯视图(其1)。
[0024]图7是示出第一实施方式的量子比特电路的制造方法的俯视图(其2)。
[0025]图8是示出第一实施方式的量子比特电路的制造方法的俯视图(其3)。
[0026]图9是示出第一实施方式的量子比特电路的制造方法的俯视图(其4)。
[0027]图10是示出第一实施方式的量子比特电路的制造方法的俯视图(其5)。
[0028]图11是示出第一实施方式的量子比特电路的制造方法的俯视图(其6)。
[0029]图12是示出第一实施方式的量子比特电路的制造方法的俯视图(其7)。
[0030]图13是示出第一实施方式的量子比特电路的制造方法的俯视图(其8)。
[0031]图14是示出第二实施方式的量子比特电路的俯视图。
[0032]图15是将图14中的一部分放大表示的图。
[0033]图16是表示第二实施方式的量子比特电路的剖视图(其1)。
[0034]图17是示出第二实施方式的量子比特电路的剖视图(其2)。
[0035]图18是表示层叠体的价带及导带的一例的带图。
[0036]图19是表示隧道势垒的变化的图。
[0037]图20是示出第二实施方式的量子比特电路的动作的例子的图。
[0038]图21是示出第二实施方式的量子比特电路的制造方法(其1)的图。
[0039]图22是示出第二实施方式的量子比特电路的制造方法(其2)的图。
[0040]图23是示出第二实施方式的量子比特电路的制造方法(其3)的图。
[0041]图24是示出第二实施方式的量子比特电路的制造方法(其4)的图。
[0042]图25是示出第二实施方式的量子比特电路的制造方法(其5)的图。
[0043]图26是示出第二实施方式的量子比特电路的制造方法(其6)的图。
[0044]图27是示出第二实施方式的量子比特电路的制造方法(其7)的图。
[0045]图28是示出第二实施方式的量子比特电路的制造方法(其8)的图。
[0046]图29是示出第二实施方式的量子比特电路的制造方法(其9)的图。
[0047]图30是透视一部分而表示第三实施方式的量子比特电路的俯视图。
[0048]图31是表示第三实施方式的量子比特电路的剖视图(其1)。
[0049]图32是表示第三实施方式的量子比特电路的剖视图(其2)。
[0050]图33是表示第三实施方式的量子比特电路的剖视图(其3)。
[0051]图34是表示第三实施方式的量子比特电路的剖视图(其4)。
[0052]图35是表示量子计算机的图。
具体实施方式
[0053]以下，参照附图对本公开的实施方式进行具体说明。另外，在本说明书和附图中，
有时通过对实质上具有相同的功能结构的结构要素标注相同的标号而省略重复的说明。
[0054](第一实施方式)
[0055]首先，说明第1实施方式。第一实施方式涉及包含2维拓扑绝缘体的量子比特电路。图1是示出第一实施方式的量子比特电路的俯视图。图2是将图1中的一部分放大表示的图。图3和图4是示出第一实施方式的量子比特电路的剖视图。图3相当于沿着图1中的III
‑
III线的剖视图。图4相当于沿着图1中的IV
‑
IV线的剖视图。
[0056]如图1～图4所示，第一实施方式的量子比特电路1具有基板110、沿X轴方向延伸的下部马约拉纳载体121和沿Y轴方向延伸的上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种量子比特电路，其特征在于，所述量子比特电路具有：具备第一边缘且沿第一方向延伸的第一马约拉纳载体；以及具备第二边缘且沿与所述第一方向交叉的第二方向延伸的第二马约拉纳载体，所述第一马约拉纳载体在所述第一边缘的俯视观察时与所述第二边缘重叠的部分包含能够存在马约拉纳粒子的第一区域，所述第二马约拉纳载体在所述第二边缘的俯视观察时与所述第一边缘重叠的部分包含能够存在马约拉纳粒子的第二区域，所述第一区域的马约拉纳粒子与所述第二区域的马约拉纳粒子能够交换。2.根据权利要求1所述的量子比特电路，其特征在于，所述第一马约拉纳载体包含第一拓扑绝缘体层，所述第二马约拉纳载体包含第二拓扑绝缘体层。3.根据权利要求2所述的量子比特电路，其特征在于，所述第一拓扑绝缘体层以及所述第二拓扑绝缘体层为WTe2层。4.根据权利要求1至3中任一项所述的量子比特电路，其特征在于，所述量子比特电路具有蚀刻阻挡部，该蚀刻阻挡部设置在所述第一马约拉纳载体与所述第二马约拉纳载体之间，能够供所述第一区域的马约拉纳粒子和所述第二区域的马约拉纳粒子隧穿。5.根据权利要求1至4中任一项所述的量子比特电路，其特征在于，所述量子比特电路具有：第一s波超导体层，其与所述第一马约拉纳载体接触，且以在所述第一方向上夹着所述第一区域的方式设置；以及第二s波超导体层，其与所述第二马约拉纳载体接触，且以在所述第二方向上夹着所述第二区域的方式设置。6.根据权利要求1至5中任一项所述的量子比特电路，其特征在于，所述量子比特电路具有隧道势垒层，所述隧道势垒层设置在所述第一马约拉纳载体与所述第二马约拉纳载体之间。7.根据权利要求6所述的量子比特电路，其特征在于，所述隧道势垒层为SnSe2层。8.根据权利要求6或7所述的量子比特电路，其特征在于，所述量子比特电路具有电源，该电源向所述第一马约拉纳载体与所述第二马约拉纳载体之间施加电压。9.根据权利要求1至8中任一项所述的量子比特电路，其特征在于，所述第一马约拉纳载体具备沿所述第一方向延伸的第三边缘，所述第一马约拉纳载体在所述第三边缘的俯视观察时与所述第二边缘重叠的部分包含能够存在马约拉纳粒子的第三区域，所述第二马约拉纳载体在所述第二边缘的俯视观察时与所述第三边缘重叠的部分包含能够存在马约拉纳粒子的第四区域，所述第三区域的马约拉纳粒子与所述第四区域的马约拉纳粒子能够交换，所述第一区域的马约拉纳粒子与所述第三区域的马约拉纳粒子能够交换。10.根据权利要求9所述的量子比特电路，其特征在于，所述第二马约拉纳载体具备沿所述第二方向延伸的第四边缘，所述第一马约拉纳载体在所述第一边缘的俯视观察时与所述第四边缘重叠的部分包
含能够存在马约拉纳粒子的第五区域，在所述第三边缘的俯视观察时与所述第四边缘重叠的部分包含能够存在马约拉纳粒子的第七区域，所述第二马约拉纳载体在所述第四边缘的俯视观察时与所述第一边缘重叠的部分包含能够存在马约拉纳粒子的第六区域，在所述第四边缘的俯视观察时与所述第三边缘重叠的部分包含能够存在马约拉纳粒子的第八区域，所述第五区域的马约拉纳粒子与所述第六区域的马约拉纳粒子能够交换，所述第七区域的马约拉纳粒子与所述第八区域的马约拉纳粒子能够交换，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：大伴真名步，河口研一，
申请(专利权)人：富士通株式会社，
类型：发明
国别省市：