量子コンピューティング実現に向けた化合物半導体基本量子論理ゲートの開発

开发化合物半导体基础量子逻辑门以实现量子计算

• 批准号: 12750286
• 负责人: 葛西 誠也
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750286/
• 关键词: 量子コンピューティング; 化合物半導体; 量子デバイス; 単電子デバイス; 論理回路; 二分決定グラフ; 単電子インバータ; 結合量子細線

本研究の目的は、化合物半導体を用いた量子論理ゲートの要素技術開発および基本ゲートの試作・評価である。平成13年度の研究成果は、次の通りである。1.より現実的な量子論理アーキテクチャとして、二分決定グラフ(BDD)を取り上げ、これを化合物半導体量子細線六角形ネットワーク構造とナノショットキーゲートにより実装する手法を考案した。2.上記量子BDD回路の基本素子となる量子節点デバイスを試作し、その基本スイッチング動作を、量子輸送モードおよび古典電流輸送モードにおいて確認した。また、量子BDD基本論理回路(OR,AND,排他的論理和)や半加算器を試作し、正しい論理演算を実行することを示した。さらに、本回路が、極低温から室温まで演算可能であること、および、電力・遅延積がSi CMOS論理ゲートのそれより一桁以上低くなることを示した。3.量子細線形および単電子形2ビット全加算器の試作を行い、14個の量子節点デバイスを集積化するとともに、集積度10^7cm^<-2>を達成した。4.量子論理ゲートの基本構造となる量子ナノ細線を、電子閉じこめが強いAlGaN/GaNヘテロ構造をドライエッチングにより形成する手法を検討し、加工細線幅110nmのエッチングナノ細線の形成を可能にした。5.デバイス設計のために、ナノショットキーゲート特性に関し解析を進め、ナノサイズショットキーゲートでは、ポテンシャル制御性がゲートサイズに強く依存し、ゲート周辺の表面フェルミ準位ピンニングの影響を強く受けることを理論的・実験的に明らかにし、および、表面準位の過充放電による実効的なゲート長の変動について実験と理論の比較により指摘した。

The purpose of this study is to use quantum chemistry to analyze the essential factors of compound semisomers. "Research results" in Pingcheng in 13 years. 1. The quantum structure of the compound is in the hexagonal shape of the half-body quantum line of the compound, and the structure of the compound is in the hexagonal shape of the quantum line of the compound half-body (BDD). It is necessary to study the method. two。 On the quantum BDD circuit, the basic elements, the quantum dots, the actions, the classical currents, the classical current, the classical current. The quantum BDD basic logic loop (OR,AND, exclusive theory and sum), the semi-additive calculator, the positive logic calculus, and the quantum basic logic loop (OR,AND, exclusive theory and sum). It is possible that the temperature calculus of this loop and extremely low temperature temperature may affect the temperature of Si CMOS, the temperature of this loop, the temperature of this loop, and the temperature of room temperature. 3. The full addition computer in the shape of a quantum computer is used as a computer, and the set of 14 quantum points is active, and the set activity is 10 ^ 7cm ^ & lt;-2>. 4. The quantum system basically makes the quantum transmission line, and the electronic device strengthens the AlGaN/GaN device to create the device, to form the device, and to process the 110nm to form the transmission line. 5. In this paper, we analyze the properties of the device, the computer, the computer. On the surface, there is a lot of information on the surface of the system. The theory is better than the criticism.

项目成果

Y.G.Xie: "A Novel InGaAs/InAlAs Insulated Gate Pseudomorphic HEMT with a Silicon Interface Control Layer Showing High DC-and RF-Performance"IEEE Electron Device Letter. 22. 312-314 (2001)

Y.G.Xie：“一种新型 InGaAs/InAlAs 绝缘栅赝晶 HEMT，具有硅界面控制层，显示出高直流和射频性能”IEEE 电子器件通讯。

M.Yumoto: "Gate Control Characteristics in GaAs Nanometer-Scale Schottky Wrap Gate Structure"Applied Surface Science. (in press). (2002)

M.Yumoto：“GaAs 纳米级肖特基包裹栅极结构中的栅极控制特性”应用表面科学。

M.Iyawa: "Chemical and Electrochemical Nanofabrication Processes for Schottky In-Plane Gate GaAs Single and Coupled Quantum Wire Transistors"Jpn. J. Appl. Phys.. 39. 4651-4652 (2000)

M.Iyawa：“肖特基面内栅 GaAs 单和耦合量子线晶体管的化学和电化学纳米制造工艺”Jpn。

M.Yumoto: "Graph-Based Quantum Logic Circuits and Their Realization by Novel GaAs Multiple Quantum Wire Branch Switches Utilizing Schottky Wrap Gates"Microelectronics Engineering. (in press). (2002)

M.Yumoto：“基于图的量子逻辑电路及其利用肖特基包裹门的新型砷化镓多量子线分支开关的实现”微电子工程。

S.Kasai: "III-V Quantum Devices and Circuits Based on Nano-scale Schottky Gate Control of Hexagonal Quantum Wire Networks"Applied Surface Science. (in press). (2002)

S.Kasai：“基于六角量子线网络纳米级肖特基栅极控制的III-V量子器件和电路”应用表面科学。