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公開番号2025135013
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-17
出願番号2025114844,2023563447
出願日2025-07-08,2021-11-26
発明の名称量子ビット及び量子演算装置
出願人富士通株式会社
代理人弁理士法人ITOH
主分類H10N 60/12 20230101AFI20250909BHJP()
要約【課題】遷移金属ダイテルライド層に良好な結晶性を得ることができる量子ビット及び量子演算装置の製造方法を提供する。
【解決手段】量子ビットは、s波超伝導体層と、前記s波超伝導体層上に設けられたTe層と、前記Te層上に設けられた高次トポロジカル絶縁体層と、前記高次トポロジカル絶縁体層上に設けられた第1強磁性絶縁体層と、前記第1強磁性絶縁体層上に設けられた第1ゲート電極と、を有し、前記高次トポロジカル絶縁体層は、第1ヒンジヘリカルチャネルを備えた第1領域と、前記第1ヒンジヘリカルチャネルから離れた第2ヒンジヘリカルチャネルを備えた第2領域と、を有し、前記第1強磁性絶縁体層は、前記第1ヒンジヘリカルチャネル及び前記第2ヒンジヘリカルチャネルを覆う。
【選択図】図7
特許請求の範囲【請求項１】
ｓ波超伝導体層と、
前記ｓ波超伝導体層上に設けられたＴｅ層と、
前記Ｔｅ層上に設けられた高次トポロジカル絶縁体層と、
前記高次トポロジカル絶縁体層上に設けられた第１強磁性絶縁体層と、
前記第１強磁性絶縁体層上に設けられた第１ゲート電極と、
を有し、
前記高次トポロジカル絶縁体層は、
第１ヒンジヘリカルチャネルを備えた第１領域と、
前記第１ヒンジヘリカルチャネルから離れた第２ヒンジヘリカルチャネルを備えた第２領域と、
を有し、
前記第１強磁性絶縁体層は、前記第１ヒンジヘリカルチャネル及び前記第２ヒンジヘリカルチャネルを覆うことを特徴とする量子ビット。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記第１ヒンジヘリカルチャネルと前記第２ヒンジヘリカルチャネルとの間の磁束の変化を検出する第１超伝導量子干渉計を有することを特徴とする請求項１に記載の量子ビット。
【請求項３】
前記高次トポロジカル絶縁体層は、前記第１ヒンジヘリカルチャネル及び前記第２ヒンジヘリカルチャネルから離れた第３ヒンジヘリカルチャネルを備えた第３領域を有し、
前記第２ヒンジヘリカルチャネル及び前記第３ヒンジヘリカルチャネルを覆う第２強磁性絶縁体層と、
前記第２強磁性絶縁体層上に設けられた第２ゲート電極と、
前記第３ヒンジヘリカルチャネル及び前記第１ヒンジヘリカルチャネルを覆う第３強磁性絶縁体層と、
前記第３強磁性絶縁体層上に設けられた第３ゲート電極と、
を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の量子ビット。
【請求項４】
第２超伝導量子干渉計と、
第３超伝導量子干渉計と、
を有し、
第２超伝導量子干渉計は、前記第２ヒンジヘリカルチャネルと前記第３ヒンジヘリカルチャネルとの間の磁束の変化を検出し、
第３超伝導量子干渉計は、前記第３ヒンジヘリカルチャネルと前記第１ヒンジヘリカルチャネルとの間の磁束の変化を検出することを特徴とする請求項３に記載の量子ビット。
【請求項５】
前記高次トポロジカル絶縁体層に、
前記第１領域と前記第２領域とを画定する第１溝と、
前記第２領域と前記第３領域とを画定する第２溝と、
前記第３領域と前記第１領域とを画定する第３溝と、
が形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の量子ビット。
【請求項６】
前記第１溝及び前記第３溝は、共通の第１方向に延び、
前記第２溝は、前記第１方向に垂直な第２方向に延び、
前記第１溝、前記第２溝及び前記第３溝が繋がっていることを特徴とする請求項５に記載の量子ビット。
【請求項７】
前記高次トポロジカル絶縁体層は、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｗ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｆｅ、Ｐｄ、Ｉｒ又はＰｔを含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の量子ビット。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の量子ビットを含むことを特徴とする量子演算装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、量子ビット及び量子演算装置に関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
マヨラナ粒子を用いた量子演算装置についての研究が行われている。マヨラナ粒子を発生させる構造として、二次元トポロジカル絶縁体とｓ波超伝導体とを組み合わせた構造が提案されている。二次元トポロジカル絶縁体としては、遷移金属ダイテルライドの層状物質であるＷＴｅ
２
の単層膜が用いられている。また、多層ＷＴｅ
２
からなる高次トポロジカル絶縁体層についての研究も行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０１９／０１３１１２９号明細書
特開２０１８－９２０１号公報
【非特許文献】
【０００４】
N. Read and D. Green, Phys. Rev. B 61, 10267 (2000)
V. Mourik et al., Science 336, 25 (2012)
J. Alicea, Rep. Prog. Phys. 75, 076501 (2012)
S. Wu et al., Science 359, 76 (2018)
Y.-B. Choi et al., Nat. Mater 19, 974 (2020)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これまで理論に基づく提案はされているものの、結晶性が良好なＷＴｅ
２
等の遷移金属ダイテルライド層を安定して得ることは容易ではない。
【０００６】
本開示の目的は、遷移金属ダイテルライド層に良好な結晶性を得ることができる量子ビット及び量子演算装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一形態によれば、ｓ波超伝導体層と、前記ｓ波超伝導体層上に設けられたＴｅ層と、前記Ｔｅ層上に設けられた高次トポロジカル絶縁体層と、前記高次トポロジカル絶縁体層上に設けられた第１強磁性絶縁体層と、前記第１強磁性絶縁体層上に設けられた第１ゲート電極と、を有し、前記高次トポロジカル絶縁体層は、第１ヒンジヘリカルチャネルを備えた第１領域と、前記第１ヒンジヘリカルチャネルから離れた第２ヒンジヘリカルチャネルを備えた第２領域と、を有し、前記第１強磁性絶縁体層は、前記第１ヒンジヘリカルチャネル及び前記第２ヒンジヘリカルチャネルを覆う量子ビットが提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、遷移金属ダイテルライド層に良好な結晶性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
図１は、第１実施形態に係る構造体を示す断面図である。
図２は、第１実施形態に関するラマン分光測定の結果を示す図である。
図３は、第２実施形態に係る構造体を示す断面図である。
図４は、第２実施形態に関するラマン分光測定の結果を示す図である。
図５は、第３実施形態に係る構造体を示す断面図である。
図６は、第３実施形態に関するラマン分光測定の結果を示す図である。
図７は、第４実施形態に係る量子ビットを示す上面図である。
図８は、第４実施形態に係る量子ビットを示す断面図（その１）である。
図９は、第４実施形態に係る量子ビットを示す断面図（その２）である。
図１０は、高次トポロジカル絶縁体層を示す斜視図である。
図１１は、第４実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す上面図（その１）である。
図１２は、第４実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す上面図（その２）である。
図１３は、第４実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す上面図（その３）である。
図１４は、第４実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す上面図（その４）である。
図１５は、第４実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す上面図（その５）である。
図１６は、第４実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す上面図（その６）である。
図１７は、第４実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す断面図（その１）である。
図１８は、第４実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す断面図（その２）である。
図１９は、第４実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す断面図（その３）である。
図２０は、第４実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す断面図（その４）である。
図２１は、第４実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す断面図（その５）である。
図２２は、第４実施形態に係る量子ビットの製造方法を示す断面図（その６）である。
図２３は、第５実施形態に係る量子演算装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本開示の実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。本開示においては、Ｘ１－Ｘ２方向、Ｙ１－Ｙ２方向、Ｚ１－Ｚ２方向を相互に直交する方向とする。Ｘ１－Ｘ２方向及びＹ１－Ｙ２方向を含む面をＸＹ面と記載し、Ｙ１－Ｙ２方向及びＺ１－Ｚ２方向を含む面をＹＺ面と記載し、Ｚ１－Ｚ２方向及びＸ１－Ｘ２方向を含む面をＺＸ面と記載する。なお、便宜上、Ｚ１－Ｚ２方向を上下方向とし、Ｚ１側を上側、Ｚ２側を下側とする。また、平面視とは、Ｚ１側から対象物を視ることをいい、平面形状とは、対象物をＺ１側から視た形状のことをいう。
（【００１１】以降は省略されています）

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