基于半导体纳米线双量子点的量子寄存器
研究人员讨论了一种基于超薄半导体纳米线中电场定义的双量子点(DQD,即在两个相邻隧穿束缚点中拥有一个电子)电子空间态的全固态通用量子寄存器实现方案。该结构在某种程度上类似于具有多控制电极(栅极)的场效应晶体管,可扩展性显著,为利用先进硅工艺制造大规模量子计算机提供了可能。 此外,该结构可发展为集成量子寄存器,即用共享控制电极和接触的纳米线阵列替代单根纳米线。这种集成寄存器通过平均化和补偿效应,显著增强了对声子及杂散电荷所致环境噪声的抗干扰能力。值得注意的是,单个量子比特由两个DQD构成:其基态对应于一个DQD的对称态与另一个DQD的反对称态,反之亦然。这种设计使得量子信息可在无需点间电荷转移的情况下进行编码和处理。由于电子在各点被发现的概率恒为1/2,DQD间的库仑相互作用也保持恒定。 尽管库仑相互作用持续存在,但其作用强度取决于相互作用DQD的共振状态(同频或异频)。因此,仅需通过稳定及脉冲栅电位的调控——类似数字集成电路的操作方式——即可实现量子算法运行。最终读取操作将通过DQD电荷态解码及纳米线电流传输完成。
