CN108629421B - 一种液态金属量子处理器 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种液态金属量子处理器，包括：含有液态金属结的电流闭合路径，所述液态金属结由至少一个基本结构单元组成，所述基本结构单元为液态金属‑绝缘层‑液态金属。本发明提供的液态金属量子处理器是一种新型的基于液态金属柔性材料的新概念宏观液态金属量子处理器，其中液态金属结相比于传统的由固体金属材料制成的约瑟夫森结，更易于切割、变形，降低液态金属量子处理器的生产成本，为智能化量子处理提供更高的灵活度。
Description
技术领域
本发明涉及量子计算领域，尤其涉及一种液态金属量子处理器。
背景技术
近年来，结合固态电路和超导技术优势的超导量子处理器成为研究热点。量子计算的基本处理单元是量子比特，通过对量子态的调控,可以完成复杂的计算和信息处理。
目前已经提出多种实现量子比特的方法,包括核磁共振、离子阱、量子点、光学腔和超导电子器件等。在超导量子处理器中组成量子比特的基本元件是约瑟夫森结，该元件是两块超导体中间有一层很薄的绝缘层，该绝缘层成为一个势垒,电子能够隧穿过该势垒形成超导电流。
但是约瑟夫森结是一种固体器件，制造精度要求极高，中间层厚度不易灵活调整，整个器件的形状无法变形、分割，一旦制备出来，一般只能按其特定结构实现对应功能，在应用上会受到一定限制。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种液态金属量子处理器，包括：含有液态金属结的电流闭合路径，其中液态金属结相较传统的约瑟夫森结为柔性结构，更易于切割、变形，使液态金属量子处理器的制造和应用更灵活方便。
本发明提供的一种液态金属量子处理器，包括：含有液态金属结的电流闭合路径，所述液态金属结由至少一个基本结构单元组成，所述基本结构单元为液态金属-绝缘层-液态金属。
上述技术方案中，液态金属结的基本结构单元为“液态金属-绝缘层-液态金属”，与现有的由固体材料构成的约瑟夫森结“超导体-绝缘体-超导体”相比，用液态金属替代了固体超导体，使得液态金属结为柔性结构，易于切割、变形，使液态金属量子处理器的制造和应用更灵活方便。
优选地，所述绝缘层为液膜、液态金属氧化膜、液态金属化合物中的一种或多种。
优选地，所述基本结构单元为液态金属微纳米颗粒-绝缘层-液态金属微纳米颗粒。
优选地，所述液态金属微纳米颗粒的直径为1nm～10μm，更优选为10nm～1μm。
优选地，所述液态金属结由液态金属微纳米颗粒浸没在液体中形成。
优选地，所述液体为水性溶液、橄榄油或有机溶剂，更优选为水。
优选地，所述液体中加入表面活性剂，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或两性表面活性剂。
优选地，所述表面活性剂为十二烷基硫酸钠。
优选地，所述液态金属为镓、铟、锡、镓铟合金、镓铟锡合金、镓锡合金、镓锌合金、镓铟锌合金、镓锡锌合金、镓铟锡锌合金、镓锡镉合金、镓锌镉合金、铋铟合金、铋锡合金、铋铟锡合金、铋铟锌合金、铋锡锌合金、铋铟锡锌合金、锡铅合金、锡铜合金、锡锌铜合金、锡银铜合金、铋铅锡合金中的一种或多种。
本发明还提供上述液态金属量子处理器的制备方法，包括：将液态金属分散在液体中，待所述液态金属聚集粘连成稳定的金属液滴阵列，即得到所述液态金属结，将所述液态金属结接入电流闭合回路，即得所述液态金属量子处理器。
本发明提供的液态金属量子处理器是一种新型的基于液态金属柔性材料的新概念宏观液态金属量子处理器，其中液态金属结相比于传统的由固体金属材料制成的约瑟夫森结，更易于切割、变形，降低液态金属量子处理器的生产成本，为智能化量子处理提供更高的灵活度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例中液态金属量子处理器的一种结构示意图；
图2为本发明实施例中液态金属结的示意图；
图3为本发明实施例中液态金属结基本结构单元示意图；
图4为本发明实施例中液态金属量子处理器的另一种结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种液态金属量子处理器，如图1所示，包括：含有两个液态金属结1的电流闭合路径。电流闭合路径中还包括电容、电感元器件。其中液态金属结1由多个基本结构单元组成，如图2所示，通过液态金属微纳米颗粒3浸没在液体4中形成。所述基本结构单元如图3所示，为液态金属微纳米颗粒3-绝缘层5-液态金属微纳米颗粒3。本实施例中液态金属微纳米颗粒3材料是镓，尺寸为1μm，绝缘层5为氧化镓；液体4为添加了十二烷基硫酸钠的水溶液，浓度为10mg/mL。
本实施例还提供了上述液态金属量子处理器的制备方法，包括以下步骤：
1)将液态的金属镓用微量进样器机械注射到10mg/mL的十二烷基硫酸钠水溶液中，通过射流自剪切原理分散成微米级金属液滴；
2)将上述混合物在-20℃静置5h，待液态金属颗粒聚集粘连成稳定的金属液滴阵列，即得到液态金属结；
3)将电容、电感等元器件按照图1所示电路图结构与液态金属结连接，构成完整的电流闭合回路，即得。
实施例2
本实施例提供一种液态金属量子处理器，与实施例1的区别在于电流闭合路径不同，如图4所示，包括一个液态金属结1和一个约瑟夫森结2。其制备方法同实施例1。
实施例3
本实施例提供一种液态金属量子处理器，与实施例1的区别在于液态金属材料是Ga24.5In75.5。制备方法同实施例1。
实施例4
本实施例提供一种液态金属量子处理器，与实施例1的区别在于液体4是橄榄油，液态金属结1的基本结构单元是镓微纳米颗粒-橄榄油液膜-镓微纳米颗粒。制备方法同实施例1。
实施例5
本实施例提供一种液态金属量子处理器，与实施例1的区别在于液体4是NaOH溶液，液态金属结1的基本结构单元是镓微纳米颗粒-Na[Ga(OH)4]-镓微纳米颗粒。制备方法同实施例1。
实施例6
本实施例提供一种液态金属量子处理器，与实施例1的制备方法不同，本实施例中采用微流道制备液态金属微纳米颗粒3。
实施例7
本实施例提供一种液态金属量子处理器，与实施例1的制备方法不同，本实施例中采用超声破碎机制备液态金属微纳米颗粒3。
实施例8
本实施例提供一种液态金属量子处理器，与实施例1的区别在于液态金属微纳米颗粒3的尺寸为10μm。
实施例9
本实施例提供一种液态金属量子处理器，与实施例1的区别在于液体4为水，制备方法同实施例1。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种液态金属量子处理器，其特征在于，包括：含有液态金属结的电流闭合路径，所述液态金属结由至少一个基本结构单元组成，所述基本结构单元为液态金属微纳米颗粒-绝缘层-液态金属微纳米颗粒；其中，液态金属选用镓单质或镓基合金；
所述绝缘层为液态金属氧化膜，所述液态金属微纳米颗粒的直径为1nm～10μm。
2.根据权利要求1所述的一种液态金属量子处理器，其特征在于，所述液态金属结由液态金属微纳米颗粒浸没在液体中形成。
3.根据权利要求2所述的一种液态金属量子处理器，其特征在于，所述液体为水性溶液、橄榄油或有机溶剂。
4.根据权利要求3所述的一种液态金属量子处理器，其特征在于，所述液体为水。
5.根据权利要求3或4所述的一种液态金属量子处理器，其特征在于，在所述液体中加入表面活性剂，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或两性表面活性剂。
6.权利要求1所述的一种液态金属量子处理器的制备方法，其特征在于，包括：将液态金属分散在液体中，待所述液态金属聚集粘连成稳定的金属液滴阵列，即得到所述液态金属结，将所述液态金属结接入电流闭合回路，即得所述液态金属量子处理器。
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