基于量子点柱状结构的可扩展固态量子计算机

我们研究了一种基于耦合单电子量子点中电偶极跃迁的光驱动量子计算机。我们的量子寄存器由一个自由悬挂的 n 型柱组成，其中包含一系列成对耦合的非对称量子点，每个量子点具有略微不同的能级结构，柱的顶部和底部设有接地引线。非对称量子阱沿柱轴方向约束电子，而包裹在柱中心的负偏压栅电极可实现径向方向的静电约束。我们自洽求解耦合的薛定谔方程和泊松方程，并设计了一个三量子比特量子寄存器。结果表明，单个栅电极可用于将单个电子定域在每个量子点中。相邻量子点通过由非对称性引起的电偶极-偶极相互作用实现强耦合，从而实现快速计算速率。量子点的设计旨在最小化自发辐射和声子散射引起的退相，并最大化计算周期数。该设计可扩展至大量量子比特。