本公開內容的方面涉及先進處理系統，并且尤其涉及量子處理系統以及用于初始化和/或控制處理元件的方法和系統。

背景技術：

1、本節中描述的進展對于發明人來說是已知的。然而，除非另有說明，否則不應假設本節中描述的任何開發僅僅由于它們包含在本節中而被認為是先前技術，或者那些開發是本領域普通技術人員已知的。

2、大規模量子處理系統有望帶來一場技術革命，有望解決經典機器無法解決的問題。迄今為止，已經提出了許多不同結構、材料和架構來實現量子位(或qubit)以及對應量子控制和處理系統。

3、在如此大規模的量子計算機可商業化制造之前，需要克服許多障礙。在量子處理裝置中的任何給定時間精確測量量子位狀態是此類基本要求之一。本領域中已經提出了不同類型的傳感器以及量子位測量和初始化技術。然而，這些技術中的一些技術可能容易出錯。因此，需要用于測量量子處理系統中的量子位狀態和/或初始化量子位的改進技術。

技術實現思路

1、根據本發明的第一方面，提供了一種用于初始化半導體襯底中的多施主量子點的預定目標自旋狀態的方法，所述方法包括以下步驟：i)以自旋向下狀態將電子加載至所述多施主量子點上；ii)執行零或一電子重置脈沖；iii)施加rf信號以驅動至少一個edsr轉變；以及iv)重復步驟ii)-iii)n次以實現所述預定目標自旋狀態。

2、根據本發明的第二方面，提供了一種用于初始化半導體襯底中的多施主量子點的預定目標自旋狀態的方法，所述方法包括以下步驟：i)根據所述預定目標自旋狀態來確定初始化脈沖序列，所述初始化脈沖序列包括至少一個電子重置脈沖和至少一個edsr轉變；ii)以自旋向下狀態將電子加載至所述多施主量子點上；iii)施加所述初始化脈沖序列；以及iv)重復步驟iii)n次以實現所述預定目標自旋狀態。

3、根據本發明的第三方面，提供了一種用于初始化半導體襯底中的多施主量子點的預定目標自旋狀態的方法，所述方法包括以下步驟：i)以自旋向下狀態將電子加載至所述多施主量子點上；ii)執行esr測量以確定總核自旋狀態；根據所述多施主量子點的總核自旋狀態不是所述目標自旋狀態的確定；iii)確定以及執行初始化脈沖序列；其中所述初始化脈沖序列包括至少一個esr自旋重置脈沖和至少一個edsr轉變；執行esr測量以確定所述總核自旋狀態；根據所述多施主量子點的所述總核自旋狀態是所述目標自旋狀態的確定，初始化核自旋；根據所述多施主量子點的總核自旋狀態不是所述目標自旋狀態的確定，返回至步驟iii)。

4、根據本發明的第四方面，提供了一種量子處理元件，所述量子處理元件被配置為初始化多施主量子點中的預定目標自旋狀態，所述量子處理元件包括：半導體襯底以及與所述半導體襯底形成界面的電介質材料；嵌入所述半導體襯底中的多施主量子點，所述多施主量子點包括至少兩個施主原子，所述至少兩個施主原子共享至少一個電子；以及用于控制所述多施主量子點的控制元件；其中所述電子以自旋向下狀態被加載至所述多施主量子點上；并且其中所述控制元件被配置為：施加rf信號以驅動至少一個edsr轉變；以及施加至少一個電子自旋重置脈沖；從而實現所述目標自旋狀態并且初始化量子點。

技術特征：

1.一種用于初始化半導體襯底中的多施主量子點的預定目標自旋狀態的方法，所述方法包括：

2.根據權利要求1所述的方法，還包括在執行步驟(i)之前確定取決于所述預定目標自旋狀態的初始化脈沖序列以及施加所述脈沖序列。

3.一種用于初始化半導體襯底中的多施主量子點的預定目標自旋狀態的方法，所述方法包括：

4.根據權利要求2或3中的任一項所述的方法，其中，所述初始化脈沖序列被配置為獨立于初始自旋狀態來實現所述目標自旋狀態。

5.根據權利要求4所述的方法，其中，每個目標自旋狀態具有相關聯的初始化脈沖序列。

6.根據權利要求2-5中的任一項所述的方法，其中，所述初始化脈沖序列基于所述初始自旋狀態以及所述目標自旋狀態來確定。

7.根據權利要求1-6中的任一項所述的方法，還包括以下步驟：

8.一種用于初始化半導體襯底中的多施主量子點的預定目標自旋狀態的方法，所述方法包括：

9.根據權利要求1-8中的任一項所述的方法，其中，所述目標自旋狀態是總核自旋向下狀態。

10.根據權利要求1-9中的任一項所述的方法，其中，用于驅動所述至少一個edsr轉變的rf信號被施加至傳輸線。

11.根據權利要求1-9中的任一項所述的方法，其中，用于驅動所述至少一個edsr轉變的所述rf信號被施加至多個柵極電極中的至少一個柵極電極。

12.根據權利要求1-11中的任一項所述的方法，其中，所述多施主量子點包括至少兩個磷原子。

13.根據權利要求1-12中的任一項所述的方法，其中，基于施主的量子點是2p量子點。

14.根據權利要求1-12中的任一項所述的方法，其中，所述多施主量子點是3p量子點。

15.根據權利要求1-12中的任一項所述的方法，其中，所述多施主量子點具有4-10個磷施主原子。

16.根據權利要求5所述的方法，其中，所述多施主量子點是2p量子點，并且所述預定目標自旋狀態是自旋狀態所述初始化脈沖序列包括：

17.根據權利要求5所述的方法，其中，所述多施主量子點是2p量子點，并且所述預定目標自旋狀態是自旋狀態所述初始化脈沖序列包括：

18.根據權利要求5所述的方法，其中，所述多施主量子點是2p量子點，并且所述預定目標自旋狀態是自旋狀態所述初始化脈沖序列包括：

19.根據權利要求3所述的方法，其中，所述多施主量子點是2p量子點，并且所述預定目標自旋狀態是自旋狀態所述初始化脈沖序列包括：

20.一種量子處理元件，所述量子處理元件被配置為初始化多施主量子點中的預定目標自旋狀態，所述量子處理元件包括：

21.根據權利要求20所述的量子處理元件，其中，所述控制元件包括至少一個柵極電極。

22.根據權利要求20所述的量子處理元件，其中，所述控制元件包括用于施加所述rf信號以驅動至少一個edsr轉變的傳輸線。

23.根據權利要求20-22中的任一項所述的量子處理元件，其中，所述多施主量子點的所述施主原子是磷原子，并且所述半導體襯底是硅襯底。

24.根據權利要求20-23中的任一項所述的量子處理元件，其中，所述至少一個柵極電極被制造在所述半導體襯底內。

25.根據權利要求20-23中的任一項所述的量子處理元件，其中，所述至少一個柵極電極被圖案化在所述半導體表面上。

26.一種量子處理元件，所述量子處理元件被配置為初始化多施主量子點中的預定目標自旋狀態，所述量子處理元件包括：

技術總結
一種用于初始化半導體襯底中的多施主量子點的預定目標自旋狀態的方法，所述方法包括：i)以自旋向下狀態將電子加載至所述多施主量子點上；ii)執行零或一電子重置脈沖；iii)施加RF信號以驅動至少一個EDSR轉變；以及iv)重復步驟ii)?iii)N次以實現所述預定目標自旋狀態。

技術研發人員：J·賴納,M·Y·西蒙斯,S·K·戈爾曼,M·S·穆尼爾,L·克蘭茨,C·默勒,K·查德
受保護的技術使用者：硅量子計算私人有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/4/6