Конструкция эср кубита

Рассмотрим строение ячейки из двух кубитов предлагаемого квантового компьютера (рис. 11.7). На кремниевой подложке методом МЛЭ выращивается буферный слой твердого раствора Si/Ge, на котором последовательно размещаются еще пять рабочих слоев, состав и толщина которых определяются необходимой энергетической диаграммой (левая часть рисунка) и требованиями эффективного воздействия управляющих затворов. Основными слоями, в которых проходят квантовые вычисления, являются слои D₂ (второй донорный слой) и «настроечный» (tuning) слой Т. В слое D₂ размещаются атомы ³¹Р на расстоянии 2000 А друг от друга. Связанные с этими атомами электроны и выполняют роль кубитов. Слои D₂ и Т отличаются составом и поэтому имеют.

Рис. 11.7. Строение ячейки ЭСР, состоящей из двух кубитов:

а — энергетический профиль гетероструктуры Ge,__A.Si_x; б — поперечный разрез двухкубитной ячейки разный g-фактор: для слоя D он составляет 1.995, а для слоя Т — 1.563. Слои D₂ и Т заключены между двумя барьерными слоями В, которые ограничивают перемещение электрона в вертикальном направлении.

Это ограничение определяется разрывами зоны проводимости между слоями D₂ и В и Т и В, которые равны 20 мэВ. Ограничение барьером играет важную роль. Оно сохраняег кубигные донорные электроны в течение долгого времени, не допуская потерь как носителей, так и квантовой информации. Для этого толщина барьера составляет порядка 200 А, при этом время жизни сравнимо с временем спин-решеточной релаксации Т («1ч). Оба слоя толщиной 400 А согласуются с пределом, ограниченным напряжениями (а 1000 А для х = 0.23). Слои D и Т имеют толщину, сравнимую с a_Bz -вертикальным боровским радиусом, и вносят слабый вклад в возникающие напряжения. Очень важно, что между слоями D₂ и Т разрыв зон равен нулю, так что нет препятствий для перемещения электрона из слоя D₂ в слой Т. В слое D, (первый донорный слой) перпендикулярно к плоскости рисунка размещены каналы МДПтранзисторов, которые служат для регистрации сигнала в конце вычислений и пространственно расположены под атомами фосфора.