使用铁电耦合量子点的量子信息处理

我描述了一个使用铁电耦合 Ge/Si 量子点构建量子信息处理器的提议。单个电子的自旋构成基本量子比特。小尺寸（直径 <10 nm）的 Ge 量子点被光学激发以在 Si 中产生自旋极化电子。外延铁电薄膜的静态极化将电子横向限制在半导体中；最近邻电子之间的自旋相互作用通过光学整流的非线性过程介导。单量子比特操作通过 Ge/Si 结构中的“g 因子工程”实现；自旋-自旋相互作用通过海森堡交换发生，由铁电门控制。虽然量子计算需要读出最终状态的方法，但本文未描述；涉及单电子晶体管的电子方法可能有助于满足这一要求。