问题1 - 5。但是,有用的量子计算机将需要大量的高保真量子台和控制界面6 - 14,该界面6 - 14通过经典(通常在室温下)和量子(通常在低温温度下)域之间传递信号(图1a)。与经典处理器不同,量子cir-cuits无法粉丝和扇出数据15、16,因此面临着重要的输入 - 输出瓶颈17。尤其是,量子计算机中的每个量子都由外部电路7、9、18单独控制,这为量子系统19增加了噪声和热量。蛮力的方法来管理这些信号(VIA)每量子的使用单个组件的使用 - 限制了这些系统的缩放潜力16。最近的最新实验说明了这种挑战,该实验需要大约200个宽带电缆,45个笨重的微波循环器和室温电子设备来控制53吨的室温(参考20)。在本文中,我们报告了一种基于芯片的低温含量金属 - 氧化物 - 氧化剂(CMOS)界面系统,该系统可以生成100 mk时多个Qubits的控制脉冲。我们的方法是基于具有超低功率分离并实现量子及其对照电路之间紧密整合的CMO芯片。我们的体系结构不需要控制系统和Qubits在同一基础21上的整体整合,也不需要从室温(或4 K)到每个量子11、13的单个电气连接。相反,我们的体系结构利用芯片到芯片互连22来管理输入 - 输出瓶颈,并有可能与各种基于半导体的Qubit平台相兼容,包括基于Majorana零模式(MZMS)23,Electron Spins 24或Gatemon 24或Gatemon设备25。
超导体上的磁链托管Majora零模式(MZM)引起了极大的兴趣,因为它们可能在耐断层量子计算中使用了它们。但是,由于缺乏对这些系统的详细,定量的理解而阻碍了这。作为一个重要的一步,我们提出了一种基于微观的相对论理论的第一原理计算方法,该理论的不均匀超导体应用于Au覆盖的NB(110)顶部的铁链(110),以研究SHIBA带结构和边缘状态的拓扑性质。与当代的考虑相反,我们的方法可以引入数量,表明频带倒置,而无需在现实的实验环境中拟合参数,因此具有确定零能量边缘状态的拓扑性质,在基于实验系统的基于准确的无效的描述中。我们确认Au / nb(110)表面上的铁磁链不支持任何分离的MZM;但是,可以使用显示MZM的特征的稳健零能边缘状态来鉴定广泛的自旋螺旋体。对于这些螺旋,我们探索了超导顺序参数的结构,从MZM托管的内部反对称三重序列上散发出灯。我们还揭示了自旋轨道耦合的双重影响:尽管它倾向于扩大有关自旋螺旋角的拓扑阶段,但它也扩展了MZM的定位。由于提出的预测能力,我们的工作在实验工作和理论模型之间存在很大的差距,同时为拓扑量子计算的工程平台铺平了道路。
Majorana零模式(MZM)的成功实现 - 不代表大约的凝结物类似物[2,3],为拓扑量子构成[4-7]的有前途的平台[4-7],依赖于拓扑阶段的强大超级超级超级阶段[4-7],这些阶段是他们[8-8]的固有阶段[8]。在没有天然发生的一维拓扑超导体的情况下,该研究集中在杂化结构[15-17]上,尤其是半导体(SM)电线,在存在磁性纤维相似的情况下,与S-波超导体(SCS)接近耦合,并耦合。即使在存在一些弱 /中度系统不均匀性的情况下,即使在存在某些弱 /中度系统的情况下,也可以确保出现拓扑超导阶段的出现。然而,除了抑制母体超导体的间隙外,轨道效应起着重要作用[25],并且严重限制了可靠的拓扑超导性的实现,应用的磁性磁场对基于Majorana基于Majorana topolication Quological Qubits的可能的设备布局构成了严重的限制[26]。可能的解决方案是通过将半导体耦合到磁性内硫酸[16,27]来创建所需的Zeeman场。最近,使用INAS纳米线进行了实验性探索,具有超导Al和铁磁EUS的外延层[28-30]。关键的发现是1 t命令的有效Zeeman Field SC EFF(〜0。这些特征在没有重叠的Al和EUS覆盖的小面的杂化结构中不存在[28]。05 MeV)在没有施加的磁场的情况下出现在超导体中,但仅在具有超导体和铁磁绝缘子的壳壳中壳壳[28]。与超导体中有效的Zeeman场的出现相关的是,观察到零偏置电导峰,用于电荷隧穿到半导体线的末端,这与拓扑超导的存在一致。