[发明专利]具有自旋量子位的量子器件

权利要求书

1.具有自旋量子位的量子器件(100)，至少包括：

-第一半导体层(102)，包括通过隧穿势垒(108)彼此连接的数据量子位(104)和测量量子位(106)的第一矩阵；

-对数据量子位(104)和测量量子位(106)进行寻址的装置，被配置成通过场效应来控制每个隧穿势垒(108)的导电并且至少包括：

·第一导电部分和第二导电部分(116，124)，分别布置在第一叠置金属化层面和第二叠置金属化层面(112，114)中；

·第一导电通路和第二导电通路(118，126)，各自包括分别连接到所述第一导电部分和所述第二导电部分(118，126)中的一个的第一端(120，128)以及面向所述隧穿势垒(108)中的一个放置的第二端(122，130)；

-第一介电层(111)，插入于所述隧穿势垒(108)和所述第一导电通路及所述第二导电通路(118，126)的所述第二端(122，130)之间。

2.根据权利要求1所述的量子器件(100)，其中：

-在所述第一矩阵中，所述数据量子位(104)和所述测量量子位(106)沿互相垂直的第一方向和第二方向对齐，形成所述第一矩阵的行和列；

-所述第一导电通路(118)的第二端(122)被布置成面向所述隧穿势垒(108)中的一些隧穿势垒，该一些隧穿势垒被称为第一隧穿势垒(108)，所述第一隧穿势垒各自将位于所述第一矩阵的同一行上的数据量子位(104)中的一个和相邻的测量量子位(106)中的一个相连接；

-所述第二导电通路(126)的第二端(130)被布置成面向其他隧穿势垒(108)中的一些隧穿势垒，该一些隧穿势垒被称为第二隧穿势垒(108)，所述第二隧穿势垒各自将位于所述第一矩阵的同一列上的数据量子位(104)中的一个和相邻的测量量子位(106)中的一个相连接。

3.根据权利要求2所述的量子器件(100)，其中，所述第一导电部分(116)中的每一个连接到所述第一导电通路(118)的第一端(120)，所述第一导电通路(118)的第二端面向所述第一隧穿势垒(108)，该第一隧穿势垒(108)将位于所述第一矩阵的两个相邻列上的数据量子位(104)和测量量子位(106)相连接，并且其中，所述第二导电部分(124)中的每一个连接到所述第二导电通路(126)的第一端(128)，所述第二导电通路(126)的第二端(130)面向所述第二隧穿势垒(108)，该第二隧穿势垒(108)将位于所述第一矩阵的两个相邻行上的数据量子位(104)和测量量子位(106)相连接。

4.根据权利要求1所述的量子器件(100)，还包括第二半导体层(132)，所述第二半导体层(132)包括第二电荷检测器矩阵(134)，测量量子位(106)中的每一个通过在所述第一半导体层和所述第二半导体层(102，132)之间延伸的第一半导体部分(136)电连接到所述电荷检测器(134)中的一个，所述第一半导体部分(136)中的每一个耦合到至少一个栅(142a，142b)，该至少一个栅(142a，142b)被配置成控制通过所述第一半导体部分(136)连接的所述电荷检测器(134)和所述测量量子位(106)之间的隧穿耦合。

5.根据权利要求2和4所述的量子器件(100)，其中，所述第一半导体部分(136)中的每一个被耦合到第一栅(142a)和第二栅(142b)，所述第一栅(142a)和所述第二栅(142b)被配置成控制通过所述第一半导体部分(136)连接的所述电荷检测器(134)和所述测量量子位(106)之间的隧穿耦合，并且所述第一栅(142a)和所述第二栅(142b)是不同的且彼此间隔一定距离，并且其中，所述量子器件(100)还包括：

-第三导电部分(144)，各自连接到第一栅(142a)，所述第一栅(142a)布置在至少连接到位于所述第一矩阵的同一列上的测量量子位(106)的第一半导体部分(136)周围；

-第四导电部分(146)，各自连接到第二栅(142b)，所述第二栅(142b)布置在至少连接到位于所述第一矩阵的同一行上的测量量子位(106)的第一半导体部分(136)周围。