基于硅的量子计算

本文提出了一种量子计算机架构，其中硅中施主的自旋用作量子比特。自旋上的量子操作通过施加于自旋相邻栅极的电压与共振于自旋跃迁的射频磁场相结合来完成。电子自旋的初始化与测量通过对双电子系统的静电探测实现，由于泡利原理，该系统的轨道构型必然依赖于电子的自旋态。将讨论执行量子计算所有必要操作的具体器件，重点置于其操作背后的定性原理。将探讨使用该架构实现大规模量子计算的可能障碍：计算机必须在极低温下运行，必须由近原子精度制造的器件构成，并且需要极精确的门控操作以执行量子逻辑。将提出可补救上述每一缺陷的计算机架构改进方案。最后，我将讨论利用 Si/SiGe 异质结构、通过低能聚焦离子束沉积施主来实现该计算机的具体方案。