[发明专利]量子电子器件

权利要求书

1.一种量子电子器件，包括：

碳纳米球体，适配成存储通过电子自旋所表示的量子比特；以及

控制和读取器件，用于设置所述量子比特并且读取所述碳纳米球体上所存储的所述量子比特，其中，所述碳纳米球体具有10nm至150nm之间的直径、不是中空的并且具有：

在所述碳纳米球体的体积上离域的金属电子自旋状态，所述电子自旋状态在性质上是巡游的，具有在室温下至少115纳秒的电子自旋寿命，和

形成符合球体的曲率的未闭合的壳的短石墨片段。

2.如权利要求1所述的量子电子器件，其中，所述碳纳米球体具有35nm的直径。

3.如前述权利要求中的任一项所述的量子电子器件，其中，所述碳纳米球体处于-40摄氏度至+40摄氏度之间的温度。

4.一种用于量子计算的方法，所述方法包括：

在根据权利要求1所述的量子电子器件的所述碳纳米球体上存储通过电子自旋所表示的量子比特；

对所述量子比特执行量子运算，以生成结果量子比特；以及

从所述碳纳米球体读取所述结果量子比特。

5.一种自旋电子器件，包括：

根据权利要求1所述的量子电子器件，所述量子电子器件具有多个所述碳纳米球体，其中的每一个适配成在该碳纳米球体中提供通过电子自旋所表示的量子比特；

包括控制和读取器件的控制器件，其中，所述控制器件用于促进所述多个碳纳米球体上的所述量子比特之间的相互作用，以执行量子运算；

导体，所述导体耦合到所述碳纳米球体，以提供对携带所述电子自旋的电子的传输；和

与多个所述碳纳米球体中的每一个关联的电极。

6.如权利要求5所述的自旋电子器件，其中，所述导体包括石墨烯结构。

7.如权利要求5所述的自旋电子器件，还包括：隔离层，用于将所述电极与所述多个碳纳米球体隔离。

8.如权利要求7所述的自旋电子器件，其中，所述隔离层具有200nm至400nm之间的厚度。

9.如权利要求7或8所述的自旋电子器件，其中，所述隔离层包括SiO₂层。

10.如权利要求5所述的自旋电子器件，其中，所述多个碳纳米球体之间的距离使得所述自旋在所述多个碳纳米球体之间的传输期间不丢失，并且多个所述碳纳米球体之间的距离处于50nm至1000nm之间。

11.一种权利要求1中限定的碳纳米球体用于制造根据权利要求1所述的量子电子器件的用途。