[发明专利]量子点阵列装置

说明书

本文公开的是量子点装置，以及相关的计算装置和方法。例如，在一些实施例中，量子点装置可以包括：量子阱堆，其包括量子阱层；和设置在量子阱堆上方的多个栅极，其中该多个栅极中的个体栅极具有带有两个相对线性面和两个相对曲面的占用面积形状。

技术领域

本发明涉及量子点装置，以及相关的计算装置和方法。

背景技术

量子计算涉及与使用量子力学现象来操纵数据的计算系统有关的研究领域。诸如叠加（其中量子变量可以以多个不同状态同时存在）和缠结（其中多个量子变量具有相关状态，而不管在空间或时间上它们之间的距离如何）的这些量子力学现象在经典计算世界里没有类似物，并且因此无法用经典计算装置来实现。

发明内容

按照本发明第一方面的一种量子点装置，包括：量子阱堆，包括量子阱层；以及设置在所述量子阱堆上方的多个栅极，其中所述多个栅极中的个体栅极具有带有两个相对线性面和两个相对曲面的占用面积形状。

按照本发明第二方面的一种操作量子点装置的方法，包括：向接近量子阱堆的第一面设置的第一组栅极施加电信号以促使第一量子点在所述第一组栅极下面的量子阱堆中的第一量子阱层中形成，其中所述第一组栅极包括个体栅极，所述个体栅极具有带有两个相对线性面和两个相对曲面的占用面积形状；以及感测所述第一量子点的量子状态。

按照本发明第三方面的一种量子计算装置，包括：量子处理装置，其中所述量子处理装置包括有源量子阱层和读取量子阱层，第一组栅极，所述第一组栅极用于控制所述有源量子阱层中量子点的形成，以及第二组栅极，所述第二组栅极用于控制所述读取量子阱层中量子点的形成，并且其中所述第一组栅极包括个体栅极，所述个体栅极具有带有两个相对线性面和两个相对曲面的占用面积形状；非量子处理装置，其耦合于所述量子处理装置，以控制施加于所述第一组栅极和所述第二组栅极的电压；以及存储器装置，用于存储由所述读取量子阱层在所述量子处理装置的操作期间所生成的数据。

附图说明

实施例将通过下列详细描述结合附图而容易理解。为了便于该描述，类似的标号指代类似的结构元件。实施例通过示例方式而非通过限制方式在附图的图中图示。

图1-4是根据各种实施例的量子点装置的横截面视图。

图5-12、13A-B、14A-B、15A-B、16A-B、17A-B、18A-B、19A-B、20A-B、21A-B、22A-B、23A-B、24A-B、25A-B、26A-B以及27-47图示根据各种实施例的量子点装置的制造中的各种示例阶段。

图48-67图示根据各种实施例的量子点装置的制造中的各种备选阶段。

图68-80图示根据各种实施例的使用间距四分（pitch-quartering）技术来使栅极图案化的量子点装置的制造中的各种示例阶段。

图81A-B、82A-B、83A-B、84A-B、85A-B、86A-B以及87A-B图示根据各种实施例的量子点装置的制造中的各种备选阶段。

图88-89是根据各种实施例的可以在量子点装置中使用的量子阱堆（quantumwell stack）的各种示例的横截面视图。

图90图示根据各种实施例的具有多个量子点形成区的量子点装置的实施例。

图91-92是根据各种实施例的包括磁体线的量子点装置的横截面视图。

图93是根据各种实施例的具有多个互连层的量子点装置的横截面视图。

图94是根据各种实施例的量子点装置封装的横截面视图。

图95A和95B是可以包括本文公开的量子点装置中的任一个的晶圆和管芯的顶视图。

图96是可以包括本文公开的量子点装置中的任一个的装置组件的横截面侧视图。