基于拓扑半金属纳米结构的拓扑量子比特装置及实现方法

摘要

本发明公开了基于拓扑半金属纳米结构的拓扑量子比特装置及实现方法。本发明在拓扑半金属单晶纳米结构和超导层的异质结中形成拓扑超导体，通过顶栅和背栅的双栅电压调控载流子迁移率，从而调控量子限制效应，使纳米结构的电子能带结构的拓扑性质发生变化，在拓扑能带区间的两端各形成一个马约拉纳量子态，并通过栅压调控拓扑相变对马约拉纳量子态进行编织操作，以物理构筑拓扑量子比特；本发明基于拓扑半金属纳米结构的拓扑相变，构建马约拉纳量子态，保证马约拉纳量子态不会因波函数重叠而退相干，提高了拓扑量子比特器件的鲁棒性；马约拉纳量子态的编织操作只需纯电学调制，无需外加磁场，操作简单，有利于拓扑量子比特的集成和应用。