包括多个量子处理元件的先进处理装置的制作方法

本发明涉及包括量子处理元件(quantumprocessingelement)的先进处理装置，并且但非排它地，特别涉及用于执行量子处理的架构。

背景技术：

在过去50年里，随着诸如晶体管的功能单元的尺寸不断减小，诸如微处理器和存储器电路的计算组件的功率和容量不断增加。然而，该趋势正在达到极限，因为很难在不影响其操作的情况下使当前功能单元(诸如mosfet)变得更小。

用于制造常规硅集成电路的技术在过去50年中已经发展并且如今已经很成熟。目前的微处理器以在高吞吐量生产线上制造的数亿个晶体管为特征。

目前正在开发新型先进处理装置，其可以利用与当前处理器不同的方法来实现强大的计算。这种先进处理装置使计算能力远远超过当前装置。例如，量子处理器正在开发中，其可以根据量子力学的规则执行计算。有关用于实现量子位(qubit)的装置、量子处理器的基本计算单元以及量子架构的实现方法已经被不同程度地成功探索。

朝向大规模通用量子计算的最有前途途径都要求量子纠错，这种技术使能利用逼真噪音量子位来模拟理想量子计算，前提是噪声低于容错阈值。

一些量子纠错方法(诸如“表面编码”)允许错误阈值高达1％。这种错误水平可以利用许多量子位平台实现。然而，表面代码的实现需要大量量子位，因此需要可以扩大到大量量子位(诸如10⁸)的平台。即使对于最有前途的平台，对这种大量量子位的需求也产生量子计算领域中的挑战。

为了制造“纠错量子计算机”，要求可扩展架构。这种架构在理想情况下并入彼此相对接近设置的大量量子位，其协同操作来实现纠错量子计算。另外，该架构的制造应当切实可行。

技术实现要素：

根据第一方面，本发明提供了一种先进处理装置，该先进处理装置包括：

以矩阵布置的多个量子处理元件；每个处理元件都包括形成界面的硅和电介质材料、以及适于在所述硅中限制一个或多个电子或空穴以形成能够作为量子位操作的量子点的电极布置；

在所述处理元件周围设置的多个控制构件；每个控制构件都包括被布置成与所述电极布置相互作用以利用所述处理元件执行量子操作的一个或更多个开关；以及

多条控制线；每条控制线都连接至多个控制构件，以使能同时操作多个处理元件。

所述量子操作可以包括所述处理元件的初始化、量子控制以及读出中的任一个。

在一实施方式中，所述电极布置包括可控制以形成所述量子点并且操作所述量子点作为量子位的一个或更多个电极。

在一实施方式中，所述一个或更多个开关包括与所述电极布置中的电极相互作用的集成晶体管。所述晶体管可以是场效应晶体管。另选的是，可以使用磁性开关与所述电极布置中的电极相互作用。

有利的是，所述处理元件可以沿着形成在硅层与电介质层之间的界面以2d矩阵布置。所述界面、所述硅层以及所述电介质层可以由所述处理元件共享。所述电极布置可以被设置到所述电介质层上，并且所述量子点在所述界面附近形成。所述电极和所述控制构件可以具有三维结构并且沿垂直于所述界面的方向延伸。在实施方式中，所述控制构件被设置成在所述装置的处于所述电极布置上方的部分中。

在一实施方式中，所述装置的每个处理元件与至少两个控制构件相关联。

所述第一控制构件可以被布置成提供偏置电压以形成所述量子点，并且所述第二控制构件可以被布置成操作所述量子点作为量子位。施加至所述第一控制构件的所述偏置电压可以被调谐以校准所述处理元件并且确保所述矩阵中的所述处理元件处于相同初始状态。

在实施方式中，每条控制线沿着所述处理元件的2d矩阵的行或列取向并且能够与沿所述行或列设置的全部所述处理元件相互作用。

所述控制线可以按一方式布置，所述方式使得所述偏置电压可施加至选定处理元件的所述第一控制构件以形成所述量子点，并且还选择所述处理元件以供量子操作。而且，所述控制线可以按一方式设置，所述方式使得控制电压可施加至所述选定处理元件的所述第二控制构件以操作所述量子位。

所述控制线还可以被操作为便于设置在所述矩阵的两个位置处的两个处理元件之间的交换耦合(coupling)。另外，所述控制线可以被布置成便于设置在所述矩阵的两个位置处的两个处理元件之间的电容耦合。所述两个位置可以是邻近位置。

在某些情况下，可以使用多路复用组装件来多路复用多条控制线。

在一些实施方式中，所述装置还包括晶体管，该晶体管被布置成向所述装置提供传统计算能力。这些晶体管还可以被用于计算无法利用处理元件的所述矩阵来计算的一部分问题。传统计算能力还可以通过外部传统处理装置来提供。

在一些实施方式中，所述电极布置可操作以形成所述量子点并调谐所述量子点，使得影响所述量子位的状态的能量可以在一能量值范围内被调节。所述电极布置还可以操作以控制所述量子点的量子特性(诸如电子或空穴自旋)，从而操作所述量子点作为量子位。

所述量子位逻辑状态可以通过施加至所述电极布置的电压来控制，以调谐所述量子点的电子或空穴的自旋之间的交换相互作用或者调谐一个或更多个电子或空穴之间的电容相互作用。所述电极布置可以操作以调谐所述量子点的电子或空穴自旋谐振频率和/或电驱动所述量子点的电子或空穴自旋谐振频率。

在实施方式中，所述电极布置被布置成在所述硅中限制电子或空穴，以形成用于对量子位逻辑状态编码的至少两个量子点。

而且，所述装置可以包括发生器，该发生器用于将所述处理元件浸入电磁辐射中以影响所述电子或空穴的自旋。

在实施方式中，所述电介质材料包括二氧化硅并且所述硅主要包括²⁸si。

根据第二方面，本发明提供了一种先进处理装置，该先进处理装置包括：多个多量子位模块；每个多量子位模块都包括根据第一方面所述的装置。所述多个多量子位模块可以通过互连构件互连，所述互连构件可以包括超导谐振器或自旋总线(spinbus)。

有利的是，这种配置允许实现具有大量量子位的先进处理装置。划分模块中的所述量子位允许管理针对每个模块的控制线的复杂程度。

根据第三方面，本发明提供了一种用于操作根据前述权利要求中的任一项所述的先进处理装置的方法，该方法包括以下步骤：

向多条控制线施加电信号，以初始化所述处理元件的至少一部分；

向多条控制线施加电信号，以选择多个处理元件用于量子操作；

向多条控制线施加电信号，以利用选定处理元件执行量子操作；

向多条控制线施加电信号，以读出选定处理元件的所述量子状态。

在实施方式中，所述方法还包括以下步骤：向多条控制线施加电信号，以校准所述处理元件并且形成针对每个所述处理元件的量子点。

根据第四方面，本发明提供了根据第一方面或第二方面的先进处理装置和传统计算装置，其中，所述传统计算装置控制所述先进处理装置来执行量子算法。

在一些实施方式中，所述先进处理装置和所述传统计算装置可以协同工作来计算计算问题的解。

根据第五方面，本发明提供了一种先进处理装置，该先进处理装置包括：

按2d矩阵布置的多个量子处理元件；以及

多个控制构件，所述多个控制构件包括设置在所述量子处理元件上并且互连以形成控制构件矩阵的硅场效应晶体管；

其中，所述场效应晶体管被布置成操作所述量子处理元件以使能进行量子处理。

根据第六方面，本发明提供了一种用于制造先进处理装置的方法，该方法包括以下步骤：

设置硅基板；

形成硅28层；

按一方式形成电介质层，该方式使得所述电介质层和所述硅28层形成界面；

形成多个电极，所述多个电极适于在所述界面周围限制一个或更多个电子或空穴，以限定能够作为量子位操作的多个量子点；

形成包括开关的多个控制构件，所述开关被布置成与所述多个电极相互作用；以及

形成多条控制线；每条控制线都连接至一个或更多个控制构件，以使能同时操作多个处理元件；

其中，所述多个电极、控制构件以及控制线通过利用mos制造处理形成。

根据第七方面，本发明提供了一种先进处理装置，该先进处理装置包括：

量子处理元件的2d阵列；以及

多个控制构件，所述多个控制构件包括设置在所述量子处理元件上方并且互连至多条控制线的场效应晶体管；

其中，所述处理元件可利用dram寻址技术经由所述控制线被寻址。

本发明的有利实施方式提供包括量子处理装置矩阵的量子处理架构。所述量子处理装置使用在硅/二氧化硅界面附近限制的电子或空穴的量子特性来实现量子位。所述装置包括被用于限制电子或空穴并操作所述量子位、控制构件以及可以被用于同时寻址多个量子位的控制线的电极布置。

有利的是，所述架构在硅中实现，并且可以潜在地利用与当前硅微电子制造技术和cmos节点兼容的技术来制造。这使得所述架构容易扩展至大量量子位。

附图说明

本发明的特征和优点将参照附图仅通过示例的方式从本发明实施方式的描述变明显，其中；

图1示出了根据实施方式的装置的处理元件的示意图；

图2示出了根据实施方式的用于制造一架构的层堆叠(a)以及用于控制量子位的控制线的简化示意图(b)。

图3是根据实施方式的电极结构的示意图；

图4示出了根据实施方式的架构布局的示意性俯视图；

图5示出了根据实施方式的架构布局的两个示意性截面图；

图6和图7示出了根据实施方式的架构的一部分的示意性表示。

具体实施方式

在下面的描述中，对先进处理装置和用于操作先进处理装置的方法进行描述。该先进处理装置包括按矩阵布置的多个量子处理元件。每个处理元件都包括硅/电介质界面、以及适于在该界面附近在该硅中限制一个或更多个电子或空穴以形成能够作为量子位操作的一个或更多个量子点的电极布置。该装置还包括在处理元件周围设置的多个控制构件。该控制构件包括与电极相互作用以使能进行量子操作的开关。多条控制线连接至控制构件，以使能多个处理元件同时操作。

参照图1，示出了在该装置中使用的处理元件100的两个简化视图。图1(a)是俯视图，而图1(b)是侧截面图。在所述实施方式中，处理元件包括硅基板102和电介质104，在该实施例中是二氧化硅。使用同位素富集的硅²⁸si。同位素富集的硅²⁸si102可以是在常规硅基板上生长的外延层。

与大多数化合物半导体相比，硅/二氧化硅系统中的自旋量子位的实现提供了增加的自旋相干性，这是由于量子位与主晶体中的核自旋的超精细耦合减少。在硅/二氧化硅界面处限制的二维电子气可以通过利用静电场被耗尽以隔离含有少量电子的量子点。

第一电极106可操作以在界面附近形成量子点。图1(b)示出了电子或空穴可以被隔离的区域110。施加至电极106的充足正电压将导致电子被隔离在区域110中，而施加至电极106的充足负电压将导致空穴被隔离在区域110中。

例如，单个电子可以被隔离在区域110中，从而形成隔离量子点。单个量子位可以按隔离电子的自旋编码。另选的是，可以利用单个量子点中的多个电子或空穴的自旋对量子位进行编码。还可以采用附加电极结构来帮助限制量子点，或者形成一个以上量子点。在另选实施方式中，单个量子位可以关于相应的一个或更多个量子点的一个或更多个电子或空穴的自旋被编码。还可以在界面处引入其它元件以促进电子限制，诸如掺杂区或电介质区。另外，可以利用处于界面上方或下方的隔离全局电极来修改界面处的总电子浓度。

电极108被布置成与利用电极106形成的一个或多个量子点相互作用，使得可以执行量子操作。量子位的控制通常通过经由电极108的电磁信号来获取。特别地，电极108可以用于读出、控制以及耦合相应量子位。例如，可以使用电极108来控制形成一个或多个量子点的电子或空穴的有效g因子。另选的是，可以使用电极108来利用ac电场直接控制电子或空穴的自旋。还应用dc磁场来分裂量子态，从而定义量子位的逻辑基态。

电极108还被用于促进经由交换相互作用或电容相互作用来耦合不同量子位以执行两个量子位操作。

在本文所述的可扩展量子计算架构中，根据上面讨论的和图1中例示的原理配置的大量量子位结构一起操作来执行纠错量子计算。在执行量子位操作之前，通过将调谐电位施加至栅极106，调谐该量子位以具有相同起始静电条件。

以前曾经认为si/sio2界面具有太多缺陷，或者sio2含有太多随机电荷中心，以允许实现可以被用作量子位的量子点。与可以被用于限制量子点的其它半导体界面(诸如ga/gaas界面)相比，si/sio2界面是相对较高无序环境，因此被认为不利于量子位操作。随后证明情况并非如此，本申请人最近在这样的si/sio2系统中已经证实了高质量量子位。

本申请人还发现，出人意料地，在单电子模式下与量子位相互作用所需要的ac电磁信号的频率可以通过调谐电子的g因子并因此还调谐其zeeman能量来改变。调谐量子位的能力促进了先进处理装置的操作，并允许以许多量子位操作该架构。量子位可以通过改变量子位的电子或空穴的有效g-因子被寻址或控制。这种控制技术允许单独或分组对量子位寻址。

下面参照图2(a)，示出了根据实施方式的可以被用于制造量子计算架构的层堆叠200。结构200包括被用作导电背板的n型掺杂(天然)硅202和被用作模板绝缘层的sio2层204。同位素纯化的硅-28206是用于量子位的主材料。进一步地，电介质层208和金属掺杂的多晶硅层或金属层210允许形成可以被用于控制量子位的晶体管和电极。另一区域212被用于容纳(host)金属控制线以控制晶体管。

在另选实施方式中可以使用材料或层构造的变型例。例如，可以在结构顶部上使用附加半导体层来允许更多组件。这些层堆叠的制造可以利用在快速发展的三维硅集成电路领域内开发的技术。

图2(b)示出了控制线被配置成控制量子位的示意图250。数据线di(252)互连至对应量子位qi(254)，以调谐量子位谐振频率(νi)，以及互连至每个j-栅极256以控制量子位之间的交换耦合。为了提供单个行或全局量子位寻址，数据线由字线w(258)和位线b(260)的组合来控制。假定栅极与掺杂区的最小宽度和其间的间隔等于最小特征尺寸λ，传统电路占据每个量子位面积80λ²。现代大型半导体制造设备能够制造具有小至7nm特征尺寸的cmos晶体管。因此，每个量子点量子位(包括分隔量子位的势垒区的一半)将占据≈63nm·63nm的面积，符合硅量子点量子位的实验实现。

下面参照图3，示出了电极和相应覆盖控制构件302和304的可能构造的3d示意图300。控制构件302包括两个晶体管306，其允许将连接至控制构件302的一条或更多条控制线互连至相应电极(106)。控制构件304包括两个晶体管308，其允许将连接至控制构件304的一条或更多条控制线互连至相应电极(108)。控制线包括：字线312、位线314以及数据线316。

接地层(318)被用于避免电容性串扰，并且可以被实现为具有到每个栅极所需的耦合。背电极320可以被用于修改跨界面的总电子浓度以优化量子点的特性。

图3中所示的电极构造和相应处理元件的结构(如图1示意性所示)与当前cmos技术节点兼容。

下面参照图4，示出了根据实施方式的可以被用于形成和控制按2d矩阵布置的多个量子位的电极布局的示意性俯视图400。电极402被用于在硅28材料403中形成量子点，其通过电介质层与电极分开。电极404被用于将量子点操作为量子位并执行量子操作。

图5(a)和图5(b)分别示出了可以被用于实现图4的一般构造的架构布局的示意性截面图510和550。结构510是沿着虚线406截取的架构400的一部分的侧视图，而结构550是沿着虚线408截取的架构400的一部分的侧视图。在图5的架构中，每个量子位关于单个量子点512的自旋被编码。量子点512利用电极514形成。

电极514经由包括以晶体管518和520(图5中的标号指向晶体管的沟道)的形式提供的电子开关的控制构件连接至多条控制线。所述多条控制线包括：位线524，其可以经由晶体管520连接至电极513；数据线526，其可以经由晶体管518连接至电极514；以及字线530。当对应位线和字线被设置成高电压(数字高状态)时，每个电极514可以被设置成数据线的电压。

可以使用类似布局来实现执行量子操作的电极552。这些电极分别定位在量子点附近并且被布置成与量子点相互作用以执行量子操作，诸如读出、控制以及耦合量子位。电极552经由包括以晶体管570和572的形式提供的电子开关的控制构件连接至多条控制线。所述多条控制线包括：位线574，其可以经由晶体管570连接至电极573；读取-耦合-控制(rcc)线578，其可以经由晶体管572连接至电极552；以及字线580。

图5的布局为顺序调谐量子点和同时操作两者提供了优点。这些优点将参照图7进行更详细讨论。

一般来说，最紧凑的传统电路具有与由圆形(或方形)量子位组成的量子电路不同的几何形状。由量子纠错实现确定的金属线的几何布局使情况更加复杂。通过使用上述互连层，本申请人克服了扩展这些不同大小的电路组件的复杂性。随着量子位的数量增加，该结构的输入区、晶体管区以及量子位区在大小和形状上变得相似。这一点在扩展结构以容纳480个量子位时达到。进一步扩展变为480量子位模块的直接复制。

下面参照图6，示出了架构的包括多个量子位的部分的示意性表示600。示出了被用于操作单个量子位的单位单元602。该单位单元具有两个部分604和606。部分604被用于形成、调谐以及校准量子位。部分606用于执行量子操作，诸如读出、控制以及耦合量子位。单位单元602表示参照图3描述的结构的俯视图。

单位单元602具有8×6的占地面积。例如，利用可获的7nmcmos制造节点，单位单元402将具有42nm×56nm的大小。这些大小允许在单个芯片上集成大量量子位，从而为该架构提供潜在可扩展性。本申请人已经实现了具有可比尺寸的合适量子点量子位，并在pct申请n.pct/au2014/000596中进行了描述。

现在参考图7，示出了根据实施方式实现的架构的一部分的图700。图700按示意性方式示出了控制线、控制构件以及处理元件之间的连接。

在一个实施方式中，结构700中的处理元件可以被初始化如下：首先利用位线724、字线726以及数据线728(其连接至相应控制构件的晶体管沟道和电极(在图5中分别作为标号520和514示出))初始化所有量子位。该序列通过将第一字线726设置为高而开始。然后，相应位线724被调谐为高，并且可以利用施加至对应数据线728的电压来调谐位于位线和字线的交点处的量子位。

在初始化之后，位线724被断开。可以通过将位线726循环在一起来针对各位线或者针对沿着一个字线726设置的所有量子位执行该处理，使得可以一行接一行设置，或者同时操作所有位线。这些序列可以按常规执行。

量子位的操作可以利用位线730、字线732以及数据线734(其连接至相应控制构件的晶体管沟道和电极(在图5中分别作为标号570和552示出))来执行。为了执行量子位操作，一条或更多条位线730和一条或更多条字线732可以被设置成高电压(数字高状态)以选择位于这些线的交叉点处的多个量子位。然后可以通过将合适电压信号施加至对应数据线来执行q-量子位操作。

利用架构700同时操作量子位的可能方式包括以下步骤：

首先将字线726设置成高状态；

针对需要被寻址的量子位，将位线724设置成高状态；

使相应字线726转到状态低，

使位线724转到低；

针对需要操作的量子位，使操作字线732转到高状态；

设置相应位线730。

继续该处理，直到所有量子位都被设置成正确状态为止。当数据线734转到高状态时，它们仅连接至需要寻址的量子位，并且可以执行量子位操作。

量子位的初始化可以非常快地完成，时间取决于2d阵列的大小，但完全处于量子位的相干时间内。在这个时间期间，量子位可以被操作以回传(echoout)任何环境噪声，特别是低频噪声。而且，针对要寻址的量子位设置位线524的处理可以被用于单量子位操作和双量子位操作。

在实施方式中，每个量子位可以使用多个开关和电容器。另外，可以使用多个开关和电容器来控制量子位耦合。

连接至量子位的开关还允许单独调谐和定义每个量子位。这种架构的优点由周期性和快速调谐能力提供。

在将对应控制线转到低之后，存储在图5的相应电极514或552上的电荷保持量子位被调谐至希望状态。dram存储器系统中很好地建立了类似类型的电荷存储电容器。注意到，图5的电极514和552上的电压可以调谐每个点中的电子数量、以及确定有效g-因子和关联谐振频率的电场，并且还调谐量子点的位置。量子位耦合可以经由通过多个电极产生的解谐(detuning)来控制，或者利用由单个电极(图5中的552)设置的直接隧道耦合来控制。

在一些实施方式中，可以通过利用pauli自旋阻断或通过zeeman分裂能来读出量子位的状态。这种类型的读出可以通过利用相邻点或利用电子储存器来实现。量子位的状态也可以利用分散读出技术读出，诸如在colless等人的phys.rev.lett.v110,p046805(2013)中描述的那些。

在本文所述架构中，用于分散读出的量子位状态的谐振频率可以经由芯片上电容来设计，使得沿着行的每个量子位具有独立谐振频率。通过多路复用这些频率，可以同时读出沿着一行的所有量子位的状态。

利用经由空腔谐振器或芯片上传输线施加的全局ac磁场来实现单量子位操作，架构700中的量子位的可寻址性为可扩展性和在单个芯片上集成许多量子位开辟了前景。

架构700可以利用多晶硅电极和互补金属氧化物半导体(cmos)制造技术来实现，该技术目前被用于在单个芯片上制造超过十亿个晶体管。

所述架构表明，可以利用有限数量的控制线来控制对于同位素纯化的硅中的量子点限制的单电子自旋阵列。已经说明了硅自旋量子位与标准cmos技术的经常争论的兼容性是有意义的。然而，在量子点量子位的情况下，可以使该制造与标准cmos技术保持一致，并且可以按比例扩展成包含数千乃至数百万个量子位，而由此产生的晶体管开销将最小量子位大小约束在实验演示的量子位内。esr控制、交换耦合以及分散读出的组合使能利用该平台执行表面编码操作。一个关键的优点是全局量子位控制的可能性，使得在量子位相干时间内可以对许多量子位寻址。

所提出的用于控制和操作的架构是高度通用的并且可以在许多平台中实现，诸如基于sige的自旋量子位，包括单自旋量子位、单重-三重量子位、仅交换或混合量子位。虽然在这里已经介绍了有关单个soi晶片的制造，但更先进和更复杂的制造处理可以包括多个堆叠层以允许每个量子位更复杂的传统电子器件，或者纯粹专用于校准和稳定性的分离控制电路。

该架构的操作温度可以在从开氏零度到液氦温度的范围内。液氦温度下的操作提供了更大的冷却功率，而在毫开尔文(milli-kelvin)工况下的操作提供更小的电荷噪声和更小的热致宽。量子位系统在不同实施方式中的具体操作与操作温度有关。在较高温度下操作的可能性是这种架构相对于现有技术系统(例如，超导电路)的强大益处，并且减轻了与冷却有关的重要问题。

cmos反相器的动态功耗占多达0.35μm的技术节点的总功耗的约80％，并且动态功耗在低温下更为重要。由于动态功耗与电容、供电电压、伴随给定频率的每个时钟周期的平均转换数、以及频率成比例，因而当操作数百万个量子位时，功耗可以轻松达到1瓦特。在液氦温度(高于1开尔文)下操作因此是一个很大的益处。另选的是，可以使用低压开关，这将受益于低温操作。

本文所述硅金属氧化物半导体点量子位特别适于在较高温度下操作，因为可能潜在地与量子位状态耦合的其它状态被提升至更高能量。例如，强电力约束和对应大电场，加上界面处的清晰边界，导致离开量子位状态的许多毫电子伏特(mev)的轨道状态。另外，谷状态也被提升到可以达到1毫电子伏特(mev)的能量，使得量子位控制和读出可能高达几个开尔文。

根据量子位系统的操作机制，控制线必须支持一定范围的频率。具体来说，图5中的设计适于以支持高达符合当前cmos技术标准的线路操作。在利用电子自旋谐振的操作的情况下，可以使用支持数十吉赫兹频率的一个大腔体。接地层被用于避免电容性串扰，并且被实现为使得它们具有到每个栅极所需的耦合。

本公开的实施方式便于实现密集和大的2d量子位阵列。通过改变读出方法可以实现例如允许每个量子位更多开关的附加空间。例如，可以使用两个或更多个点来促进分散读出。

本文所述架构可以作为单个大2d阵列工作。另选的是，2d阵列可以被用于通过组合较小2d阵列或多量子位模块来构建非常大2d阵列。多量子位模块也可以利用2d阵列被耦合，或者可以利用如同超导谐振器、自旋总线、或提供所需长距耦合的其它机制的方法来实现长距耦合。

在上述实施方式中，电介质是二氧化硅。然而，本发明不限于这种电介质，而是可以利用诸如氧化铪的其它电介质来代替sio2。

在上述一些实施方式中，受影响的量子状态是自旋。“自旋”是单个电子的自旋，或单个空穴的自旋，或者对于利用两个或更多个电子或空穴的量子位来说，可以是两个或更多个电子或空穴的复合自旋。

上面的实施方式描述了由一个、两个或三个量子点形成的量子位。量子位可以由四个或更多个量子点形成。本发明不限于一个、两个或三个量子点量子位。

贯穿整个说明书，术语“有效g-因子”被广泛用于表示针对自旋系统的自旋谐振频率与dc磁场之间的比率。

本文使用的术语“包括”(及其语法变体)以“具有”或“包括”的包含性含义使用，而不是以“仅由...组成”的含义来使用。

本领域技术人员应当想到，在不脱离如广泛描述的本发明的精神或范围的情况下，可以对如具体实施方式中所示的本发明进行多种改变和/或修改。本实施方式因此如所示并且不受限制地在所有方面被考虑。