特開 2025-18908 スピンベースの量子ドット量子ビットのためのナノ磁石

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025018908

(43)【公開日】2025-02-06

(54)【発明の名称】スピンベースの量子ドット量子ビットのためのナノ磁石

(51)【国際特許分類】

   H10D 62/81 20250101AFI20250130BHJP

   B82Y 25/00 20110101ALI20250130BHJP

   B82Y 10/00 20110101ALI20250130BHJP

   B82Y 40/00 20110101ALI20250130BHJP

【ＦＩ】

H01L29/06 601D

B82Y25/00

B82Y10/00

B82Y40/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】20

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2024063905

(22)【出願日】2024-04-11

(31)【優先権主張番号】18/359,327

(32)【優先日】2023-07-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(71)【出願人】

【識別番号】523043898

【氏名又は名称】ザ・ボーイング・カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(74)【代理人】

【識別番号】100163522

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 晋平

(74)【代理人】

【識別番号】100154922

【弁理士】

【氏名又は名称】崔 允辰

(72)【発明者】

【氏名】アントニオ・メイ

(72)【発明者】

【氏名】コリン・パトリック・フィーニー

(72)【発明者】

【氏名】ヴァレリー・スメタンカ

(72)【発明者】

【氏名】マリアノ・ジョスエ・タボアダ

(72)【発明者】

【氏名】ヴィン・ホ

(72)【発明者】

【氏名】ジャック・アーノルド・クロウェル・ザ・セカンド

(72)【発明者】

【氏名】ゴラム・サビル

(72)【発明者】

【氏名】イヴァン・ミロサヴリィェヴィッチ

(72)【発明者】

【氏名】ウォニル・ハ

(57)【要約】

【課題】スピンベースの量子ドット量子ビットを含む量子コンピューティングデバイスに関する。
【解決手段】各々が１つまたは複数の量子ドットを含む複数のスピンベースの量子ドット量子ビットを含む、量子コンピューティングデバイスが提供される。複数のスピンベースの量子ドット量子ビットは各々、アモルファス強磁性合金を含むナノ磁石も含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

１つまたは複数の量子ドットと、
アモルファス強磁性合金を含むナノ磁石と
を各々が含む、複数のスピンベースの量子ドット量子ビット
を備える、量子コンピューティングデバイス。

【請求項2】

前記アモルファス強磁性合金が、コバルト－鉄－ホウ素（ＣｏＦｅＢ）合金である、請求項１に記載の量子コンピューティングデバイス。

【請求項3】

前記ＣｏＦｅＢ合金は、Ｃｏ_１－ｘＦｅ_ｘＢ_ｙの組成を有し、０＜ｘ＜１および０．２＜ｙ＜１である、請求項２に記載の量子コンピューティングデバイス。

【請求項4】

前記複数のスピンベースの量子ドット量子ビットの各々は、複数の層のスタックを含み、前記スタックは、厚さ方向を有し、
前記ナノ磁石は、前記厚さ方向において前記１つまたは複数の量子ドットの上方に設けられた前記複数の層の層に位置する、
請求項１に記載の量子コンピューティングデバイス。

【請求項5】

前記複数のスピンベースの量子ドット量子ビットの各々が、第１の量子ドットおよび第２の量子ドットを含む二重量子ドット量子ビットである、請求項１に記載の量子コンピューティングデバイス。

【請求項6】

前記複数のスピンベースの量子ドット量子ビットの各々が、複数のバリアゲートをさらに含む、請求項１に記載の量子コンピューティングデバイス。

【請求項7】

前記複数のスピンベースの量子ドット量子ビットの各々が、複数のプランジャゲートをさらに含む、請求項１に記載の量子コンピューティングデバイス。

【請求項8】

前記複数のスピンベースの量子ドット量子ビットの各々が、１つまたは複数のシリコン層をさらに含む、請求項１に記載の量子コンピューティングデバイス。

【請求項9】

前記複数のスピンベースの量子ドット量子ビットの各々が、１つまたは複数のシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金層をさらに含む、請求項１に記載の量子コンピューティングデバイス。

【請求項10】

前記１つまたは複数の量子ドットがシリコンから形成される、請求項１に記載の量子コンピューティングデバイス。

【請求項11】

前記ナノ磁石がスパッタリングを介して形成される、請求項１に記載の量子コンピューティングデバイス。

【請求項12】

スピンベースの量子コンピューティングデバイスに含まれる１つまたは複数の量子ドットに外部磁場を印加するナノ磁石であって、前記ナノ磁石がアモルファス強磁性合金を含む、ナノ磁石。

【請求項13】

前記アモルファス強磁性合金が、コバルト－鉄－ホウ素（ＣｏＦｅＢ）合金である、請求項１２に記載のナノ磁石。

【請求項14】

前記ＣｏＦｅＢ合金が、Ｃｏ_１－ｘＦｅ_ｘＢ_ｙの組成を有し、０＜ｘ＜１および０．２＜ｙ＜１である、請求項１３に記載のナノ磁石。

【請求項15】

前記ナノ磁石は、厚さ方向において前記１つまたは複数の量子ドットの上方に設けられた前記スピンベースの量子コンピューティングデバイスの層に位置する、請求項１２に記載のナノ磁石。

【請求項16】

前記ナノ磁石は、前記１つまたは複数の量子ドットに対して基板層の反対側に位置する、請求項１５に記載のナノ磁石。

【請求項17】

前記ナノ磁石がスパッタリングを介して形成される、請求項１２に記載のナノ磁石。

【請求項18】

基板層と、
厚さ方向において前記基板層の上方に位置するバッファ層と、
第１の量子ドットおよび第２の量子ドットが位置する量子井戸層であって、前記量子井戸層が前記厚さ方向において前記バッファ層の上方に位置する、量子井戸層と、
前記厚さ方向において前記量子井戸層の上方に位置する上部バリア層と、
前記厚さ方向において前記上部バリア層の上方に位置するゲート誘電体層と、
前記厚さ方向において前記ゲート誘電体層の上方に位置する複数のプランジャゲートおよび複数のバリアゲートと、
前記厚さ方向において前記複数のプランジャゲートおよび前記複数のバリアゲートの上方に位置するナノ磁石であって、前記ナノ磁石がアモルファス強磁性合金を含む、ナノ磁石と
を含む、スピンベースの量子ドット量子ビット。

【請求項19】

前記アモルファス強磁性合金が、コバルト－鉄－ホウ素（ＣｏＦｅＢ）合金である、請求項１８に記載のスピンベースの量子ドット量子ビット。

【請求項20】

前記ＣｏＦｅＢ合金は、Ｃｏ_１－ｘＦｅ_ｘＢ_ｙの組成を有し、０＜ｘ＜１および０．２＜ｙ＜１である、請求項１９に記載のスピンベースの量子ドット量子ビット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、一般に、量子コンピューティングの分野に関し、より具体的には、スピンベースの量子ドット量子ビットを含む量子コンピューティングデバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

量子コンピューティングデバイスでは、量子ビットとして知られる量子状態で符号化された情報に対して計算が実行される。スピンベースの量子コンピューティングデバイスとして知られる、いくつかの量子コンピューティングデバイスでは、量子ビットは電荷キャリアのスピンで物理的にインスタンス化される。電荷キャリアは、半導体デバイスの電子または電子正孔であってもよい。スピンベースの量子コンピューティングデバイスにおいて量子ビットとして使用される電子または電子正孔は、量子ドットに閉じ込められる。量子計算が実行されるとき、量子ビットの量子状態は、電子または電子正孔のスピンに影響を及ぼすことによって修正される。

【発明の概要】

【課題を解決するための手段】

【0003】

本開示の一態様によれば、各々が１つまたは複数の量子ドットを含む複数のスピンベースの量子ドット量子ビットを含む、量子コンピューティングデバイスが提供される。複数のスピンベースの量子ドット量子ビットは各々、アモルファス強磁性合金を含むナノ磁石も含む。

【0004】

本開示の別の態様によれば、ナノ磁石が提供される。ナノ磁石は、スピンベースの量子コンピューティングデバイスに含まれる１つまたは複数の量子ドットに外部磁場を印加するように構成される。ナノ磁石は、アモルファス強磁性合金を含む。

【0005】

本開示の別の態様によれば、スピンベースの量子ドット量子ビットが提供される。スピンベースの量子ドット量子ビットは、第１の量子ドットおよび第２の量子ドットが位置する第１のシリコン層を含む。スピンベースの量子ドット量子ビットは、厚さ方向において第１のシリコン層の上方に位置するシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金層をさらに含む。スピンベースの量子ドット量子ビットは、厚さ方向においてＳｉＧｅ合金層の上方に位置する第２のシリコン層をさらに含む。スピンベースの量子ドット量子ビットは、厚さ方向において第２のシリコン層の上方に位置する複数のプランジャゲートおよび複数のバリアゲートをさらに含む。スピンベースの量子ドット量子ビットは、厚さ方向において複数のプランジャゲートおよび複数のバリアゲートの上方に位置するナノ磁石をさらに含む。ナノ磁石は、アモルファス強磁性合金を含む。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】一例による、磁場強度の関数としての量子ドットのエネルギーレベルのエネルギーレベルプロットを示す図である。

【図2A】一例による、量子ビットグリッドおよび測定デバイスを含む量子コンピューティングデバイスの一例示的な上面図である。

【図2B】図２Ａの量子ビットグリッドをさらに詳細に示す図である。

【図3】図２Ａの例による、スピンベースの量子ドット量子ビットの垂直断面図である。

【図4A】図２Ａの例による、結晶性強磁性材料から形成された従来のナノ磁石の一部の一例示的な断面図である。

【図4B】図２Ａの例による、アモルファス強磁性合金を含むナノ磁石の一部の一例示的な断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

スピンベースの量子コンピューティングデバイスは、電荷キャリアのスピンを測定するときにゼーマン効果を利用する。ゼーマン効果は、粒子が磁場にさらされたときに生じる荷電粒子のエネルギーレベルに対する効果である。図１は、磁場強度の関数としての量子ドットのエネルギーレベルのエネルギーレベルプロット１０を示す。図１の例では、量子ドット内に電子が閉じ込められている。磁場が印加されると、量子ドット内に閉じ込められた電子のエネルギーＥは、２つの異なるエネルギーレベルに分割される。これらのエネルギーレベルは、それぞれ、１／２のスピンおよび－１／２のスピンを有する電子に対応する。量子ドット内に閉じ込められた電子のスピンは、量子コンピューティングデバイスで量子計算を実行するために制御される。

【0008】

図２Ａは、一例による、量子コンピューティングデバイス２０の一部の一例示的な上面図を示す。量子コンピューティングデバイス２０は、図２Ａに示すように、複数の量子ビット２２がインスタンス化される量子ビットグリッド２１を含む。量子ビットグリッド２１は、対応する量子ビット２２に結合された複数の測定回路２４を含む測定デバイス２３に結合されている。したがって、測定回路２４は、量子ビット２２の量子状態を測定することによって量子ビットグリッド２１で実行される量子計算の出力として古典ビットを取得するように構成される。量子ビットグリッド２１で測定を行うことにより、量子ビット２２の量子状態も量子アルゴリズムの実行中に修正される。いくつかの例では、測定回路２４は、量子ドットとそれぞれの電荷リザーバとの間のトンネリングを測定するように構成される。他の例では、測定回路２４は、量子ドットに閉じ込められた電子のスピン状態に対応する電荷状態を取得するように構成される。

【0009】

図２Ａの例では、複数の量子ビット２２は矩形グリッドに配置されているが、複数の量子ビット２２は、他の量子コンピューティングデバイス構成では他の何らかのパターンで配置されてもよい。追加的または代替的に、複数の測定回路２４の他の構成が、他の例示的な量子コンピューティングデバイスにおいて使用されてもよい。

【0010】

図２Ｂは、一例による、図２Ａの量子ビットグリッド２１をさらに詳細に示す。図２Ｂに示す量子ビットグリッド２１において、複数の量子ビット２２は、スピンベースの量子ドット量子ビットである。スピンベースの量子ドット量子ビット２２は、各々１つまたは複数の量子ドットを含む。図１の例では、複数のスピンベースの量子ドット量子ビット２２の各々は、第１の量子ドット２５および第２の量子ドット２６を含む二重量子ドット量子ビットである。他の例では、スピンベースの量子ドット量子ビット２２は、単一量子ドット量子ビットであってもよい。

【0011】

図２Ｂの例示的な量子ビットグリッド２１では、複数の電気リード２７が第１の量子ドット２５および第２の量子ドット２６に電気的に結合されている。電気リード２７は、第１の量子ドット２５および第２の量子ドット２６に電圧を印加するように構成されている。加えて、以下でさらに詳細に説明するように、複数のゲート電極２９が電気リード２７に設けられる。ゲート電極２９は、第１の量子ドット２５および第２の量子ドット２６のエネルギーレベルを調整するために開閉されるように構成されている。

【0012】

図２Ｂに示す例示的な量子ビットグリッド２１において、スピンベースの量子ドット量子ビット２２は、それぞれのナノ磁石２８をさらに含む。ナノ磁石２８は、図２Ｂの例では、量子ビットグリッド２１の表面の上方に設けられている。図２Ｂの例では、各量子ビット２２は、その上に位置するそれぞれのナノ磁石２８を有する。他の例では、複数の量子ビット２２は共有ナノ磁石を有する。ナノ磁石２８を介して、第１の量子ドット２５および第２の量子ドット２６は、図１を参照して上述したエネルギーレベル分割を生成する磁場にさらされる。

【0013】

いくつかの例では、量子コンピューティングデバイス２０の製造中に、ナノ磁石２８はスパッタ堆積を介して形成される。ナノ磁石２８は、以下でさらに詳細に説明するように、ナノ磁石２８に含まれる原子の磁気モーメントを整列させるために、スパッタ堆積が実行されるときに外部磁場にさらされ得る。

【0014】

図３は、一例による、量子コンピューティングデバイス２０に含まれるスピンベースの量子ドット量子ビット２２の垂直断面図を示す。図３の例では、スピンベースの量子ドット量子ビット２２は、複数の層のスタックを含む。スタックの厚さ方向３０が図３に示されている。

【0015】

複数の層は、１つまたは複数のシリコン層を含む。図３の例によれば、スピンベースの量子ドット量子ビット２２は基板層３１を含む。基板層は、例えば、シリコンから形成され、したがってシリコンを含み得る。

【0016】

スピンベースの量子ドット量子ビット２２は、厚さ方向３０において基板層３１の上方に位置するバッファ層３２をさらに含む。バッファ層は、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金層であってもよく、これは、例えば、Ｓｉ_０．７Ｇｅ_０．３の組成を有するＳｉＧｅ合金を含んでもよい。他の例では、バッファ層３２は、何らかの他の組成を有してもよい。バッファ層３２は、スピンベースの量子ドット量子ビット２２の層間の電子閉じ込めを提供する。

【0017】

スピンベースの量子ドット量子ビット２２は、厚さ方向３０においてバッファ層３２の上方に位置する量子井戸層３３をさらに含む。第１の量子ドット２５および第２の量子ドット２６は、量子井戸層３３に位置している。例えば、量子井戸層３３はシリコン層であってもよい。

【0018】

バッファ層３２がＳｉＧｅ合金層である例では、量子井戸層３３の電子閉じ込めが材料の歪みと釣り合うように、ゲルマニウムに対するシリコンの比が選択される。電子閉じ込めは、ゲルマニウムのレベルが増加するにつれて増加する。材料の歪みは、シリコンのレベルが増加するにつれて減少し、それによってバッファ層３２の転位密度を減少させる。上述の組成例Ｓｉ_０．７Ｇｅ_０．３は、高レベルの電子閉じ込めと低転位密度の両方を提供する。

【0019】

図３に示すスピンベースの量子ドット量子ビット２２は、厚さ方向３０において量子井戸層の上方に位置する上部バリア層３４をさらに含む。バッファ層３２と同様に、上部バリア層３４は、スピンベースの量子ドット量子ビット２２の層間に電子閉じ込めを提供する。上部バリア層３４は、ＳｉＧｅ層であってもよく、例えば、組成Ｓｉ_０．７Ｇｅ_０．３を有してもよい。

【0020】

スピンベースの量子ドット量子ビット２２は、厚さ方向３０において上部バリア層３４の上方に位置するゲート誘電体層３５をさらに含む。ゲート誘電体層３５は、電気リード２７およびゲート電極２９を上部バリア層３４から絶縁する絶縁体である。例えば、ゲート誘電体層３５は二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）層であってもよい。

【0021】

スピンベースの量子ドット量子ビット２２は、厚さ方向３０においてゲート誘電体層３５の上方に位置する複数の電極ゲートをさらに含む。複数のゲート電極２９は、複数のプランジャゲート２９Ａおよび複数のバリアゲート２９Ｂを含む。加えて、厚さ方向３０において第２のシリコン層３３の上方に、供給源リード２７Ａおよびドレインリード２７Ｂが位置している。供給源リード２７Ａおよびドレインリード２７Ｂは、量子ドットと電子供給源領域との間で電子が伝達される電気リードである。供給源リード２７Ａおよびドレインリード２７Ｂは、それぞれ、量子ドットに電子を供給し、量子ドットから電子を受け取るように構成されている。電子供給源領域は、いくつかの例では、量子ビットグリッド２１の注入領域である。

【0022】

図２Ｂを参照して上述したように、スピンベースの量子ドット量子ビット２２は、厚さ方向３０において複数のプランジャゲート２９Ａおよび複数のバリアゲート２９Ｂの上方に位置するナノ磁石２８をさらに含む。したがって、ナノ磁石２８は、厚さ方向３０において量子ドット２５および２６の上方に設けられた量子コンピューティングデバイス２０の層に位置し、量子ドット２５および２６に対して基板層３１の反対側に位置する。

【0023】

ナノ磁石２８は、アモルファス強磁性合金を含む。図３の例に示すように、アモルファス強磁性合金は、コバルト－鉄－ホウ素（ＣｏＦｅＢ）合金である。この例では、ＣｏＦｅＢ合金はＣｏ_１－ｘＦｅ_ｘＢ_ｙの組成を有し、０＜ｘ＜１および０．２＜ｙ＜１である。

【0024】

ナノ磁石２８の材料として元素材料ではなく合金を使用することにより、より強い磁場を達成することができる。図４Ａは、結晶性強磁性材料から形成された従来のナノ磁石４０の一部の一例示的な断面図を示す。例えば、従来のナノ磁石４０は、結晶性コバルトナノ磁石であってもよい。従来のナノ磁石４０は、製造中に外部磁場Ｂにさらされたときに示される。外部磁場Ｂは、従来のナノ磁石４０に含まれる合金内の磁気モーメント４２を整列させるために印加される。

【0025】

図４Ａには、複数の結晶粒４１が示されている。従来のナノ磁石４０の結晶粒４１は、結晶磁気異方性を示す。コバルトの結晶構造は六方晶であるため、従来のナノ磁石４０の結晶粒４１によって示される結晶磁気異方性は一軸性である。結晶粒４１の各々内で、結晶コバルトはそれぞれの磁気容易軸４３を有する。結晶粒４１の各々に含まれる原子の磁気モーメント４２は、外部磁場Ｂが印加されたときに、少なくとも一部が外部磁場Ｂと整列する。

【0026】

結晶コバルトナノ磁石の結晶粒４１の磁気容易軸４３は、典型的には、Ｈ_ｃ＜１００ Ｏｅの保磁力場強度を有する。各結晶粒４１はまた、磁気容易軸４３に垂直であり、典型的にはＨ_ｃ＞４０００ Ｏｅの保磁力場強度を有する磁気硬軸４４を有する。加えて、磁気モーメント４２の角度の変動に起因して、従来のナノ磁石４０は不均一な磁場を生成する。

【0027】

図４Ｂは、図２Ｂのナノ磁石２８の一部の一例示的な断面図を示す。図４Ａの例と同様に、製造中に外部磁場Ｂが印加されたときのナノ磁石２８が示されている。図４Ｂの例に示すように、ナノ磁石２８はアモルファス強磁性合金で形成されているため、ナノ磁石２８に含まれる原子の磁気モーメント４５は、磁気容易軸方向に回転することなく、それ自体を外部磁場Ｂ方向に整列する。したがって、ナノ磁石２８に含まれる原子の磁気モーメント４５は、図４Ａの従来のナノ磁石４０よりも大きく外部磁場Ｂと整列する。したがって、図４Ｂのナノ磁石２８は、従来のナノ磁石４０が及ぼすよりも強い磁場を量子ドット２５および２６に及ぼす。量子コンピューティングデバイス２０で実行される量子ビット動作中、量子ドットに印加される磁場は、典型的に、０．３Ｔから１Ｔの強度を有する。量子コンピューティングデバイス２０で実行されるいくつかの実験では、最大印加磁場は５Ｔから１０Ｔの強度に達する。

【0028】

スピンベースの量子コンピューティングデバイス２０に含まれるナノ磁石２８をＣｏＦｅＢなどのアモルファス強磁性合金から形成すると、磁場強度が増加するため、ゼーマン効果による量子ドット２５と量子ドット２６とのエネルギーレベルの間の分割も増加する。いくつかの例では、ナノ磁石２８は、ナノ磁石２８のサイズがより小さいことを除いて、従来のナノ磁石４０によって生成される磁場と同等の強度の磁場を生成する。このサイズ縮小により、スピンベースの量子ドット量子ビット２２の全体サイズを縮小することが可能である。加えて、ナノ磁石２８によって生成される磁場は結晶粒４１の結晶軸から切り離されるため、ナノ磁石２８は、図４Ａの従来のナノ磁石４０よりも均一な磁場を生成する。従来のナノ磁石４０よりも強く、より均一な磁場を提供することにより、上述のナノ磁石２８は、量子ドット２５および２６のスピンをより高い信頼性で制御することを可能にする。

【0029】

さらに、本開示は、以下の条項による構成を含む。

【0030】

条項１．各々が１つまたは複数の量子ドットおよびアモルファス強磁性合金を含むナノ磁石を含む、複数のスピンベースの量子ドット量子ビットを備える、量子コンピューティングデバイス。

【0031】

条項２．アモルファス強磁性合金が、コバルト－鉄－ホウ素（ＣｏＦｅＢ）合金である、条項１の量子コンピューティングデバイス。

【0032】

条項３．ＣｏＦｅＢ合金は、Ｃｏ_１－ｘＦｅ_ｘＢ_ｙの組成を有し、０＜ｘ＜１および０．２＜ｙ＜１である、条項２の量子コンピューティングデバイス。

【0033】

条項４．複数のスピンベースの量子ドット量子ビットの各々は、複数の層のスタックを含み、スタックは、厚さ方向を有し、ナノ磁石は、厚さ方向において１つまたは複数の量子ドットの上方に設けられた複数の層の層に位置する、条項１の量子コンピューティングデバイス。

【0034】

条項５．複数のスピンベースの量子ドット量子ビット２２の各々が、第１の量子ドットおよび第２の量子ドットを含む二重量子ドット量子ビットである、条項１の量子コンピューティングデバイス。

【0035】

条項６．スピンベースの量子ドット量子ビットの各々が、複数のバリアゲートをさらに含む、条項１の量子コンピューティングデバイス。

【0036】

条項７．スピンベースの量子ドット量子ビットの各々が、複数のプランジャゲートをさらに含む、条項１の量子コンピューティングデバイス。

【0037】

条項８．スピンベースの量子ドット量子ビットの各々が、１つまたは複数のシリコン層をさらに含む、条項１の量子コンピューティングデバイス。

【0038】

条項９．スピンベースの量子ドット量子ビットの各々が、１つまたは複数のシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）合金層をさらに含む、条項１の量子コンピューティングデバイス。

【0039】

条項１０．１つまたは複数の量子ドットがシリコンから形成される、条項１の量子コンピューティングデバイス。

【0040】

条項１１．ナノ磁石がスパッタリングを介して形成される、条項１の量子コンピューティングデバイス。

【0041】

条項１２．スピンベースの量子コンピューティングデバイスに含まれる１つまたは複数の量子ドットに外部磁場を印加するナノ磁石であって、ナノ磁石はアモルファス強磁性合金を含む。

【0042】

条項１３．アモルファス強磁性合金が、コバルト－鉄－ホウ素（ＣｏＦｅＢ）合金である、条項１２のナノ磁石。

【0043】

条項１４．ＣｏＦｅＢ合金が、Ｃｏ_１－ｘＦｅ_ｘＢ_ｙの組成を有し、０＜ｘ＜１および０．２＜ｙ＜１である、条項１３のナノ磁石。

【0044】

条項１５．ナノ磁石は、厚さ方向において１つまたは複数の量子ドットの上方に設けられたスピンベースの量子コンピューティングデバイスの層に位置する、条項１２のナノ磁石。

【0045】

条項１６．ナノ磁石は、１つまたは複数の量子ドットに対して基板層の反対側に位置する、条項１５のナノ磁石。

【0046】

条項１７．ナノ磁石がスパッタリングを介して形成される、条項１２のナノ磁石。

【0047】

条項１８．基板層と、厚さ方向において基板層の上方に位置するバッファ層と、第１の量子ドットおよび第２の量子ドットが位置する量子井戸層であって、量子井戸層が厚さ方向においてバッファ層の上方に位置する、量子井戸層と、厚さ方向において量子井戸層の上方に位置する上部バリア層と、厚さ方向において上部バリア層の上方に位置するゲート誘電体層と、厚さ方向においてゲート誘電体層の上方に位置する複数のプランジャゲートおよび複数のバリアゲートと、厚さ方向において複数のプランジャゲートおよび複数のバリアゲートの上方に位置するナノ磁石であって、ナノ磁石がアモルファス強磁性合金を含む、ナノ磁石とを含む、スピンベースの量子ドット量子ビット。

【0048】

条項１９．アモルファス強磁性合金が、コバルト－鉄－ホウ素（ＣｏＦｅＢ）合金である、条項１８のスピンベースの量子ドット量子ビット。

【0049】

条項２０．ＣｏＦｅＢ合金は、Ｃｏ_１－ｘＦｅ_ｘＢ_ｙの組成を有し、０＜ｘ＜１および０．２＜ｙ＜１である、条項１９のスピンベースの量子ドット量子ビット。

【符号の説明】

【0050】

１０ 量子ドットのエネルギーレベルのエネルギーレベルプロット
２０ 量子コンピューティングデバイス
２１ 量子ビットグリッド
２２ 量子ビット
２３ 測定デバイス
２４ 測定回路
２５ 第１の量子ドット
２６ 第２の量子ドット
２７ 電気リード
２７Ａ 供給源リード
２７Ｂ ドレインリード
２８ ナノ磁石
２９ ゲート電極
２９Ａ プランジャゲート
２９Ｂ バリアゲート
３０ 厚さ方向
３１ 基板層
３２ バッファ層
３３ 量子井戸層、第２のシリコン層
３４ 上部バリア層
３５ ゲート誘電体層
４０ 磁石
４１ 結晶粒
４２ 磁気モーメント
４３ 磁気容易軸
４４ 磁気硬軸
４５ 磁気モーメント

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【外国語明細書】