CN117491835A - 测量方法、装置、系统、晶体管、集成电路、介质及设备 - Google Patents
测量方法、装置、系统、晶体管、集成电路、介质及设备 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117491835A CN117491835A CN202311847252.3A CN202311847252A CN117491835A CN 117491835 A CN117491835 A CN 117491835A CN 202311847252 A CN202311847252 A CN 202311847252A CN 117491835 A CN117491835 A CN 117491835A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- target
- quantum dot
- plunger
- pair
- gate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 title claims description 70
- 239000002096 quantum dot Substances 0.000 claims abstract description 543
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims abstract description 98
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims abstract description 93
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 claims abstract description 75
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 119
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 76
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 76
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 76
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 55
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 32
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 18
- 238000004590 computer program Methods 0.000 claims description 11
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 5
- 238000005036 potential barrier Methods 0.000 claims description 3
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims description 2
- 239000000284 extract Substances 0.000 claims description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims description 2
- 230000005641 tunneling Effects 0.000 abstract description 26
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 15
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 10
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000035800 maturation Effects 0.000 description 4
- 210000004690 animal fin Anatomy 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000004377 microelectronic Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 1
- 230000005428 wave function Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/785—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate having a channel with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
- G01R31/26—Testing of individual semiconductor devices
- G01R31/2601—Apparatus or methods therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/08—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
- H01L27/085—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only
- H01L27/088—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
- H01L27/0886—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate including transistors with a horizontal current flow in a vertical sidewall of a semiconductor body, e.g. FinFET, MuGFET
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
本发明提供一种测量方法、装置、系统、晶体管、集成电路、介质及设备，涉及半导体量子计算技术领域。本发明通过将待测量子点所在的量子点对定义为目标量子点对，将与目标量子点对相邻的任一量子点对定义为闲置量子点对，能将适用于单个量子点对的基于泡利自旋阻塞状态的自旋选择性隧穿扩展至多个量子点对中的任一量子点对，通过引入闲置量子点对处于导通状态，将闲置量子点对作为部分电荷库从而无需考虑闲置量子点对的量子点特征，降低了测量复杂性，能基于输运测量确定栅极电压的最优配置，能基于栅极反射计装置通过量子计算获取待测量子点的空穴自旋方向，能更准确地测量鳍式场效应晶体管中多个量子点中任一量子点的空穴自旋方向。
Description
技术领域
本发明涉及半导体量子计算技术领域，尤其涉及一种测量方法、装置、系统、晶体管、集成电路、介质及设备。
背景技术
鳍式场效应晶体管（Fin field-effect transistor，FinFET）是一种三维结构的金属氧化物半导体场效应晶体管，相比传统的平面场效应晶体管，鳍式场效应晶体管在尺寸缩小、功耗降低、高速性能和抗漏电流等方面具有明显的优势，被广泛应用于各种集成电路和微电子设备中。
鳍式场效应晶体管由一条鱼鳍形的薄硅一维鳍通道（fin层）、一组源漏接触和多个金属栅极构成。与传统的平面场效应晶体管不同，鳍式场效应晶体管只有一条一维鳍通道构成导电通道，位于每一栅极下方和一维鳍通道上方的区域均可以形成一个量子点。依据鳍式场效应晶体管中量子点的空穴自旋方向可以编码量子比特（qubit）。因此，准确测量鳍式场效应晶体管中量子点的空穴自旋方向，对于提高量子计算的准确率而言具有重要意义。
但是，相关技术中难以在鳍式场效应晶体管中量子点的数量为多个的情况下准确地测量鳍式场效应晶体管中单一量子点的空穴自旋方向。因此，如何在鳍式场效应晶体管中量子点的数量为多个的情况下，更准确地测量鳍式场效应晶体管中单一量子点的空穴自旋方向，是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明提供一种测量方法、装置、系统、晶体管、集成电路、介质及设备，用以解决现有技术中难以在鳍式场效应晶体管中量子点的数量为多个的情况下准确地测量鳍式场效应晶体管中单一量子点的空穴自旋方向的缺陷，实现在鳍式场效应晶体管中量子点的数量为多个的情况下，更准确地测量鳍式场效应晶体管中单一量子点的空穴自旋方向。
本发明提供一种测量方法，应用于目标鳍式场效应晶体管中任一量子点的空穴自旋方向，所述目标鳍式场效应晶体管包括一维鳍通道、源极、漏极、一个引导栅极对、多个柱塞栅极对以及多个势垒栅极，各所述柱塞栅极对设置于所述一维鳍通道的上方并沿所述一维鳍通道的延伸方向依次排列，每一所述柱塞栅极对中的两个柱塞栅极之间设置有一个势垒栅极，每一所述柱塞栅极对的下方形成有一个量子点对；
所述方法，包括：
控制目标量子点对处于测量状态，所述目标量子点对为所述目标鳍式场效应晶体管中待测量子点所在的量子点对；
在控制所述目标量子点对由所述测量状态变更为泡利自旋阻塞状态以及控制闲置量子点对处于导通状态的情况下，获取目标参数的最优值，所述闲置量子点对为与所述目标量子点对相邻的任一量子点对，所述目标参数包括所述源极与所述漏极之间的源漏电压、施加在所述引导栅极对上的引导电压、施加在各所述柱塞栅极对中的目标柱塞栅极对上的目标柱塞电压以及施加在各所述势垒栅极中的目标势垒栅极上的目标势垒电压，所述目标柱塞栅极对包括目标柱塞栅极和辅助柱塞栅极，所述目标柱塞栅极对为位于所述目标量子点对上方的柱塞栅极对，所述目标势垒栅极为设置于所述目标柱塞栅极对中两个柱塞栅极之间的势垒栅极；
在所述目标量子点对处于所述泡利自旋阻塞状态且所述闲置量子点对处于所述导通状态的情况下，将所述目标参数调谐为所述最优值；
在所述闲置量子点对处于所述导通状态且控制所述目标量子点对由所述泡利自旋阻塞状态变更为库仑阻塞状态的情况下，对所述目标柱塞栅极施加微波脉冲信号；
在所述闲置量子点对处于所述导通状态且控制所述目标量子点对由所述库仑阻塞状态恢复为所述泡利自旋阻塞状态的情况下，对所述目标柱塞栅极施加射频脉冲信号，进而利用栅极反射计测量装置测量得到所述待测量子点的空穴自旋方向。
根据本发明提供的一种测量方法，所述在控制所述目标量子点对由所述测量状态变更为泡利自旋阻塞状态以及控制闲置量子点对处于导通状态的情况下，获取目标参数的最优值，包括：
在控制所述目标量子点对由所述测量状态变更为所述泡利自旋阻塞状态以及控制闲置量子点对处于导通状态的情况下，将所述目标参数调谐为随机值，进而基于输运测量方法，获取所述随机值对应的所述目标量子点对的电荷稳定性图，所述随机值处于预定义的取值范围内；
更新所述随机值，将所述目标参数调谐为更新后的随机值，进而基于所述输运测量方法，获取所述更新后的随机值对应的所述目标量子点对的电荷稳定性图；
在更新次数小于更新次数阈值的情况下，重复更新所述随机值以及获取更新后的随机值对应的所述目标量子点对的电荷稳定性图的步骤，在更新次数不小于所述更新次数阈值的情况下，在已获得的各所述电荷稳定性图中确定最优电荷稳定性图；
将所述最优电荷稳定性图对应的所述随机值或所述更新后的随机值，确定为所述目标参数的最优值。
根据本发明提供的一种测量方法，所述控制目标量子点对处于测量状态，包括：
基于所述目标柱塞栅极和所述辅助柱塞栅极相对于所述源极和所述漏极的相对位置关系，调谐所述源漏电压的正负，使得所述目标柱塞栅极的电位高于所述辅助柱塞栅极的电位，并调谐所述引导电压、所述目标柱塞电压和所述目标势垒电压为负。
根据本发明提供的一种测量方法，所述控制所述目标量子点对由所述测量状态变更为泡利自旋阻塞状态，包括：
调谐所述目标柱塞电压，使得所述目标量子点对出现量子点间失谐，调谐所述目标势垒电压，使得所述待测量子点与所述辅助量子点间的耦合强度近似大于零。
根据本发明提供的一种测量方法，所述控制闲置量子点对处于导通状态，包括：
调谐所述目标柱塞电压大于导通电压阈值，调谐施加在闲置柱塞栅极对上的闲置柱塞电压小于所述导通电压阈值，调谐施加在闲置势垒栅极上的闲置势垒电压大于目标势垒电压，所述闲置柱塞栅极对为位于所述闲置量子点对上方的柱塞栅极对，所述闲置势垒栅极为设置于所述闲置柱塞栅极对中两个柱塞栅极之间的势垒栅极。
根据本发明提供的一种测量方法，所述控制所述目标量子点对由所述泡利自旋阻塞状态变更为库仑阻塞状态，包括：
对所述目标柱塞栅极施加库仑电压脉冲信号，使得所述目标量子点对出现量子点间失谐。
根据本发明提供的一种测量方法，所述目标鳍式场效应晶体管还包括多个耦合栅极，所述耦合栅极与所述柱塞栅极一一相对设置，相对设置的耦合栅极和柱塞栅极电容耦合；
所述对所述目标柱塞栅极施加射频脉冲信号，包括：
对目标耦合栅极施加所述射频脉冲信号，以供与所述目标耦合栅极通过电容耦合，将所述射频脉冲信号施加至所述目标柱塞栅极，所述目标耦合栅极为与所述目标柱塞栅极相对设置的耦合栅极。
根据本发明提供的一种测量方法，所述利用栅极反射计测量装置测量得到所述待测量子点的空穴自旋方向，包括：
所述栅极反射计测量装置获取所述待测量子点对所述射频脉冲信号的响应信号之后，由所述栅极反射计测量装置放大所述响应信号，对放大后的所述响应信号进行解调，提取放大后的所述响应信号中的相位响应，进而基于所述相位响应，确定所述待测量子点的空穴自旋方向，进而获取所述栅极反射计测量装置输出的所述待测量子点的空穴自旋方向。
根据本发明提供的一种测量方法，所述基于输运测量方法，获取所述随机值对应的所述目标量子点对的电荷稳定性图，包括：
基于输运测量方法，获取所述目标量子点对的输运电流；
基于所述目标量子点对的输运电流，生成所述随机值对应的所述目标量子点对的电荷稳定性图。
根据本发明提供的一种测量方法，所述在已获得的各所述电荷稳定性图中确定最优电荷稳定性图，包括：
将各所述电荷稳定性图中出现成对的偏置三角形且偏置三角形特征最明显的电荷稳定性图，确定为所述最优电荷稳定性图。
根据本发明提供的一种测量方法，所述目标柱塞栅极对包括目标柱塞栅极和辅助柱塞栅极，所述目标柱塞栅极为位于所述待测量子点上方的柱塞栅极，所述辅助柱塞栅极为位于辅助量子点上方的柱塞栅极，所述辅助量子点为所述目标量子点对中除所述待测量子点以外的另一量子点，所述目标势垒栅极为设置于所述目标柱塞栅极和所述辅助柱塞栅极之间的势垒栅极；
所述目标柱塞电压包括施加于所述目标柱塞栅极上的第一目标柱塞电压和施加于所述辅助柱塞栅极上的第二目标柱塞电压。
本发明还提供一种测量装置，应用于目标鳍式场效应晶体管中任一量子点的空穴自旋方向，所述目标鳍式场效应晶体管包括一维鳍通道、源极、漏极、一个引导栅极对、多个柱塞栅极对以及多个势垒栅极，各所述柱塞栅极对设置于所述一维鳍通道的上方并沿所述一维鳍通道的延伸方向依次排列，每一所述柱塞栅极对中的两个柱塞栅极之间设置有一个势垒栅极，每一所述柱塞栅极对的下方形成有一个量子点对；
所述装置，包括：
初始化模块，用于控制目标量子点对处于测量状态，所述目标量子点对为所述目标鳍式场效应晶体管中待测量子点所在的量子点对；
参数获取模块，用于在控制所述目标量子点对由所述测量状态变更为泡利自旋阻塞状态以及控制闲置量子点对处于导通状态的情况下，获取目标参数的最优值，所述闲置量子点对为与所述目标量子点对相邻的任一量子点对，所述目标参数包括所述源极与所述漏极之间的源漏电压、施加在所述引导栅极对上的引导电压、施加在各所述柱塞栅极对中的目标柱塞栅极对上的目标柱塞电压以及施加在各所述势垒栅极中的目标势垒栅极上的目标势垒电压，所述目标柱塞栅极对包括目标柱塞栅极和辅助柱塞栅极，所述目标柱塞栅极对为位于所述目标量子点对上方的柱塞栅极对，所述目标势垒栅极为设置于所述目标柱塞栅极对中两个柱塞栅极之间的势垒栅极；
参数调谐模块，用于在所述目标量子点对处于所述泡利自旋阻塞状态且所述闲置量子点对处于所述导通状态的情况下，将所述目标参数调谐为所述最优值；
脉冲施加模块，用于在所述闲置量子点对处于所述导通状态且控制所述目标量子点对由所述泡利自旋阻塞状态变更为库仑阻塞状态的情况下，对所述目标柱塞栅极施加微波脉冲信号；
测量模块，用于在所述闲置量子点对处于所述导通状态且控制所述目标量子点对由所述库仑阻塞状态恢复为所述泡利自旋阻塞状态的情况下，对所述目标柱塞栅极施加射频脉冲信号，进而利用栅极反射计测量装置测量得到所述待测量子点的空穴自旋方向。
本发明还提供一种晶体管，所述晶体管为鳍式场效应晶体管；
所述晶体管，包括：一维鳍通道、多个柱塞栅极、多个势垒栅极和多个耦合栅极；
所述柱塞栅极和所述势垒栅极沿所述一维鳍通道的延伸方向依次交替设置；
所述柱塞栅极与所述耦合栅极一一相对设置，相对设置的柱塞栅极与耦合栅极之间电容耦合。
本发明还提供一种集成电路，包括：如上所述的晶体管。
本发明还提供一种电子设备，包括：如上所述的集成电路。
本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述测量方法。
本发明还提供一种测量系统，应用于测量目标鳍式场效应晶体管中任一量子点的空穴自旋方向，所述目标鳍式场效应晶体管包括一维鳍通道、源极、漏极、一个引导栅极对、多个柱塞栅极对以及多个势垒栅极，各所述柱塞栅极对设置于所述一维鳍通道的上方并沿所述一维鳍通道的延伸方向依次排列，每一所述柱塞栅极对中的两个柱塞栅极之间设置有一个势垒栅极，每一所述柱塞栅极对的下方形成有一个量子点对；
所述系统，包括：如上所述的电子设备和栅极反射计测量装置；所述电子设备与所述栅极反射计测量装置电连接。
根据本发明提供的一种测量系统，所述目标鳍式场效应晶体管还包括多个耦合栅极，所述耦合栅极与所述柱塞栅极一一相对设置，相对设置的耦合栅极和柱塞栅极电容耦合；
所述栅极反射计测量装置，包括：波形发生器、定向耦合器、电感器、放大器、IQ混频器和结果输出模组；
所述波形发生器与所述定向耦合器连接，所述定向耦合器与所述电感器连接，所述电感器与每一所述耦合栅极连接，所述波形发生器生成的射频脉冲信号通过所述定向耦合器、所述电感器施加至目标耦合栅极，以供与所述目标耦合栅极通过电容耦合，将所述射频脉冲信号施加至目标柱塞栅极，所述目标柱塞栅极为位于所述目标鳍式场效应晶体管中待测量子点上方的柱塞栅极，所述目标耦合栅极为与所述目标柱塞栅极相对设置的耦合栅极；
所述定向耦合器还与所述放大器连接；
所述待测量子点对所述射频脉冲信号的响应信号通过所述目标柱塞栅极和所述电感器传输至所述定向耦合器之后，所述定向耦合器还用于分离所述响应信号和所述射频脉冲信号；
所述响应信号经由所述定向耦合器传输至所述放大器之后，所述放大器用于放大所述响应信号；
所述IQ混频器与所述放大器连接，所述IQ混频器用于对放大后的所述响应信号进行解调，提取所述响应信号中的相位响应；
所述结果输出模组与所述IQ混频器连接，所述结果输出模组用于基于所述响应信号中的相位响应，确定并输出所述待测量子点的空穴自旋方向。
根据本发明提供的一种测量系统，还包括：输运测量装置；所述输运测量装置用于基于输运测量方法获取目标鳍式场效应晶体管中任一量子点对的电荷稳定性图；
包括数模转换器、电流电压转换器、减法器、锁相放大器和数据采集器；
所述数模转换器分别与所述源极和所述漏极连接，所述数模转换器用于生成不同取值的源漏电压，并分别将所述不同取值的源漏电压施加于所述源极和所述漏极；
所述电流电压转换器用于提取所述源极和所述漏极之间的源漏电流，并将所述源漏电流转换为电压信号；
所述减法器用于放大所述电压信号；
所述锁相放大器用于解调放大后的所述电压信号；
所述数据采集器用于测量经过放大和解调后所述电压信号的电压值。
本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述测量方法。
本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述测量方法。
本发明提供的测量方法、装置、系统、晶体管、集成电路、介质及设备，通过将待测量子点所在的量子点对定义为目标量子点对，将与目标量子点对相邻的任一量子点对定义为闲置量子点对，能将适用于单个量子点对的基于泡利自旋阻塞状态的自旋选择性隧穿扩展至多个量子点对中的任一量子点对，通过引入闲置量子点对处于导通状态，将闲置量子点对作为部分电荷库从而无需考虑闲置量子点对的量子点特征，降低了测量复杂性，结合输运测量和栅极反射计装置测量，基于输运测量确定栅极电压的最优配置，基于栅极反射计装置能通过量子计算获取待测量子点的空穴自旋方向，能更准确地测量鳍式场效应晶体管中多个量子点中任一量子点的空穴自旋方向，能提高量子计算的准确率，有利于量子计算技术的发展以及热量子比特技术的成熟。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，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是传统的鳍式场效应晶体管的剖面示意图；
图2是传统的鳍式场效应晶体管的俯视示意图；
图3是本发明提供的测量方法的流程示意图；
图4是本发明提供的测量方法中目标鳍式场效应晶体管的剖面示意图；
图5是本发明提供的测量方法中目标鳍式场效应晶体管的俯视示意图；
图6是本发明提供的测量方法中目标鳍式场效应晶体管中栅极的电压配置图；
图7是泡利自旋阻塞的原理示意图；
图8为库仑阻塞的原理示意图；
图9是本发明提供的测量方法中系统校准阶段的流程示意图；
图10是本发明提供的测量方法中目标量子点对的电荷稳定性图的示例图；
图11是本发明提供的测量方法中量子计算阶段的流程示意图；
图12是本发明提供的测量装置的结构示意图；
图13是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明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做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。
在发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施，且“第一”、“第二”等所区分的对象通常为一类，并不限定对象的个数，例如第一对象可以是一个，也可以是多个。此外，本申请的描述中，“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
需要说明的是，硅基量子点器件是半导体量子计算的重要硬件平台之一，其中鳍式场效应晶体管利用经典晶体管技术集成量子点，为量子计算的大规模扩展提供了机会。
图1是传统的鳍式场效应晶体管的剖面示意图。图2是传统的鳍式场效应晶体管的俯视示意图。如图1所示，传统的鳍式场效应晶体管是一种三维结构的金属氧化物半导体场效应晶体管，由硅衬底层、一条鱼鳍形的薄硅一维鳍通道（fin层）、一组源漏接触（源极和漏极）、多个金属栅极和多个势垒栅极组成。
金属栅极中包括多个柱塞栅极对和一个引导栅极对。
任一柱塞栅极对中包括第一柱塞栅极和第二柱塞栅极，第一柱塞栅极和第二柱塞栅极之间设置有势垒栅极。
引导栅极对中包括第一引导栅极和第二引导栅极。
需要说明的是，任意相邻两个柱塞栅极对之间亦设置有一个势垒栅极。
鳍式场效应晶体管的结构为双层栅极，其中第一栅极层包含势垒栅极和引导栅极对，第二栅极层包括柱塞栅极对，柱塞栅极对与第一栅极层的间隙对齐，各个栅极层之间通过二氧化硅介质层间隙电气隔离。
鳍式场效应晶体管只有一条一维鳍通道构成导电通道，金属栅极可以从三面立体包围通道，抑制短沟道效应并使栅控能力大大增强。
量子点（Quantum dot，QD）是一种半导体异质界面通过栅控定义的一种零维势阱结构，量子点中二维电子/空穴的局部电势被重新塑造形成库仑岛。如图1所示，鳍式场效应晶体管中位于每一柱塞栅极下方和一维鳍通道上方的区域均可以形成一个量子点，每个量子点可以承载一个空穴。依据鳍式场效应晶体管中量子点的空穴自旋方向可以编码量子比特（qubit）。
第一柱塞栅极下方的量子点QD1和第二柱塞栅极下方的量子点QD2可以称为一对量子点。势垒栅极可以控制量子点QD1和量子点QD2之间隧穿。
鳍式场效应晶体管中单个量子点的有效尺寸仅为几十纳米，相较于超导环形量子点的有效尺寸达到上百微米而言，基于鳍式场效应晶体管有望实现单片芯片集成上百万个量子比特。
更重要的是，鳍式场效应晶体管中的量子点可以创建热量子比特（hot qubit），上述热量子比特的工作温度从超导环形量子点的10mk提高到1k以上，最高可以达到4.2K，可以克服严苛的极低温度限制，实现将量子硬件和传统的控制器件集成在同一芯片上。
因此，准确测量鳍式场效应晶体管中量子点的空穴自旋方向，对于提高量子计算的准确率而言具有重要意义。
相关技术中，可以通过传统的运输测量方法或利用栅极反射计测量鳍式场效应晶体管中量子点的空穴自旋方向。
传统的输运测量方法可以通过检测流过第一柱塞栅极下方和一维鳍通道上方的区域以及第二柱塞栅极下方和一维鳍通道上方的区域的源漏电流，判断上述区域内是否发生基于泡利自旋阻塞（Pauli spin blockade，PSB）的自旋选择性量子点间隧穿引起的电流增加，上述电流增加称为输运电流。
其中，泡利自旋阻塞是鳍式场效应晶体管中量子点对的一种量子现象，用于热量子比特的初始化和读出，若鳍式场效应晶体管中的量子点对出现轻微正失谐，则量子点对中的两个空穴自旋方向相同，而由于自旋守恒禁止隧穿，量子点对中位于高电位的量子点中的空穴被阻塞，因此只有在量子点对中的两个空穴自旋方向相反的情况下，量子点对中位于高电位的量子点中的空穴才能顺利隧穿到位于低电位的量子点并逃逸到位于电流流向下游的电荷库。
测量上述输运电流关于第一柱塞栅极P1和第二柱塞栅极P2偏置电压变化的变化，可以绘制量子点QD1和量子点QD2的电荷稳定性图，若基于上述电荷稳定性图可观察到的成对偏置三角形，则表明第一柱塞栅极P1下方形成的量子点QD1和第二柱塞栅极P2下方形成量子点QD2。
传统的输运测量方法通常可以分为初始化阶段、操纵节点和读出阶段三个阶段。
对于量子点QD1和量子点QD2（量子点QD1位于高电位，量子点QD2位于低电位），初始化阶段量子点QD1和量子点QD2处于泡利自旋阻塞状态，量子点对中的两个空穴自旋方向，选择成对偏置三角形底部公共电流线附近作为栅极电压配置；
操纵阶段量子点QD1和量子点QD2由于库仑脉冲变更为库仑阻塞（Coulombblockade，CB）状态，对量子点QD1施加微波脉冲驱动EDSR快速翻转计算点中空穴自旋方向；其中，EDSR（Electric-dipole spin resonance，电偶极自旋共振）是一种借助振荡电场快速翻转单个空穴自旋的方法，施加微波脉冲，当微波频率与自旋拉莫尔（Larmor）频率共振时，微波振幅带动空穴波函数在自旋-轨道场中发生周期性位移，间接操纵自旋翻转，翻转速度可达上百MHz。
读出阶段量子点QD1和量子点QD2重新变更为泡利自旋阻塞状态，只有量子点QD1中空穴自旋方向和量子点QD2中空穴自旋方向相反，才会解除量子点QD1和量子点QD2的泡利自旋阻塞状态，量子点QD1和量子点QD2发生量子点间隧穿，通过自旋-电荷转换获取量子点QD1和量子点QD2的输运电流。
并且，传统的输运测量方法虽然操纵阶段只对量子点对中的一个量子点进行，但读出阶段需要量子点对中的两个量子点共同参与，才会发生基于泡利自旋阻塞机制的自旋选择性点间隧穿。传统的输运测量方法将量子点间隧穿转换为输运电流，允许确定栅极电压配置。
但是，在鳍式场效应晶体管中包括多个量子点对的情况下，由于量子点间隧穿出现的输运电流将沿一维鳍通道通过每一量子点对，导致传统的输运测量方法只能统计获取各量子点对的平均值，不能获得鳍式场效应晶体管中单一量子点的空穴自旋方向。
并且，传统的输运测量方法要求高重复率，才能区分输运电流和背景泄漏电流，这会严重限制操纵阶段的门操作数量。
相较于传统的输运测量，利用栅极反射计可以实现鳍式场效应晶体管中量子点空穴自旋方向的测量，并且在鳍式场效应晶体管中包括多个量子点对的情况下，利用栅极反射计可以实现鳍式场效应晶体管中单一量子点空穴自旋方向的测量。
利用栅极反射计对鳍式场效应晶体管中的量子点QD1进行测量时，第一柱塞栅极P1集成片外独立电感器，连同寄生电容和器件阻抗组成外部储能电路。量子点QD1充当可变阻抗负载，读出阶段如果点中空穴发生自旋选择性点间隧穿，引起附加量子电容，导致储能电路的谐振频率经历色散偏移。对储能电路应用射频激励，分离点间隧穿事件发生期间的反射信号，解调获得相位响应，根据响应峰判断传感点中空穴自旋状态。
利用栅极反射计对鳍式场效应晶体管中的量子点QD1进行测量时，不涉及局部电荷库或嵌入式电荷传感器，允许紧凑的器件布局，另外具有小于1微秒的时间分辨率和不受引线温度限制的保真度，可用于鳍式场效应晶体管中单一量子点的测量。
虽然栅极反射计可以将量子点间隧穿转换为色散偏移，在鳍式场效应晶体管中包括多个量子点对的情况下可以实现鳍式场效应晶体管中单一量子点空穴自旋方向的测量，但是利用栅极反射计对鳍式场效应晶体管中的量子点进行测量时射频激励的串扰和泄露，导致利用栅极反射计测量鳍式场效应晶体管中的量子点的测量准确率不高。
因此，相关技术中难以在鳍式场效应晶体管中量子点的数量为多个的情况下准确地测量鳍式场效应晶体管中单一量子点的空穴自旋方向。
对此，本发明提供一种在鳍式场效应晶体管中量子点的数量为多个的情况下，能够测量鳍式场效应晶体管中任一量子点的空穴自旋方向的测量方法。
图3是本发明提供的测量方法的流程示意图。本发明提供的测量方法应用于测量目标鳍式场效应晶体管中任一量子点的空穴自旋方向，目标鳍式场效应晶体管包括一维鳍通道、源极、漏极、一个引导栅极对、多个柱塞栅极对以及多个势垒栅极，各柱塞栅极对设置于一维鳍通道的上方并沿一维鳍通道的延伸方向依次排列，每一柱塞栅极对中的两个柱塞栅极之间设置有一个势垒栅极，每一柱塞栅极对的下方形成有一个量子点对。下面结合图3描述本发明的测量方法。如图3所示，该方法包括：步骤31、控制目标量子点对处于测量状态，目标量子点对为目标鳍式场效应晶体管中待测量子点所在的量子点对。
需要说明的是，本发明实施例的执行主体为测量装置。
具体地，目标鳍式场效应晶体管中的待测量子点为本发明提供的测量方法的测量对象，基于本发明提供的测量方法，可以对上述待测量子点的空穴自旋方向进行测量。
需要说明的是，本发明实施例中可以将目标鳍式场效应晶体管中的每一量子点依次作为待测量子点，或者，还可以根据实际需求将目标鳍式场效应晶体管中的一个或多个量子点确定为待测量子点。
图4是本发明提供的测量方法中目标鳍式场效应晶体管的剖面示意图。图5是本发明提供的测量方法中目标鳍式场效应晶体管的俯视示意图。如图4和图5所示，本发明实施例中的目标鳍式场效应晶体管321由硅衬底层301、一条鱼鳍形的薄硅一维鳍通道302（fin层）、一组源漏接触（源极303和漏极304）、多个金属栅极和多个势垒栅极组成。
一维鳍通道302覆盖于硅衬底层301的上表面。
金属栅极中包括多个柱塞栅极对305和一个引导栅极对。各柱塞栅极对305沿一维鳍通道302的延伸方向链式排列。
引导栅极对中包括第一引导栅极313和第二引导栅极314。
任一柱塞栅极对305中包括两个柱塞栅极306，两个柱塞栅极306之间设置有势垒栅极308。
任意相邻两个柱塞栅极对之间亦设置有一个势垒栅极308。
本发明实施例中用i标识目标鳍式场效应晶体管321中的柱塞栅极对305，，I表示目标鳍式场效应晶体管321中柱塞栅极对305的总数，I为大于1的正整数。柱塞栅极对305沿一维鳍通道302中的电流方向依次排列为第1个柱塞栅极对305、第二个柱塞栅极对305等。
本发明实施例中用标识目标鳍式场效应晶体管321中的第i个柱塞栅极对中的第一个柱塞栅极306，用/>标识目标鳍式场效应晶体管321中的第i个柱塞栅极对中的第二个柱塞栅极306，用/>标识目标鳍式场效应晶体管321中设置于第一个柱塞栅极/>和第二个柱塞栅极/>之间的势垒栅极308。
目标鳍式场效应晶体管321的结构为双层栅极，其中第一栅极层包含势垒栅极308、第一引导栅极313和第二引导栅极314，第二栅极层包括各柱塞栅极对305，各柱塞栅极对305与第一栅极层的间隙对齐，第一栅极层和第二栅极层之间通过二氧化硅介质层309间隙电气隔离。
目标鳍式场效应晶体管321中位于每一柱塞栅极对305中每一柱塞栅极306的下方以及一维鳍通道302上方的区域均可以形成一个量子点对310。
任一量子点对310中包括位于任一柱塞栅极对305中的两个柱塞栅极306下方的两个量子点311。
需要说明的是，本发明实施例中目标鳍式场效应晶体管321以及目标鳍式场效应晶体管321中的待测量子点可以根据实际需求确定，本发明实施例中对上述待测量子点不作具体限定。
以下以待测量子点315为位于目标鳍式场效应晶体管321中第n个柱塞栅极对305中第一柱塞栅极的下方和一维鳍通道302上方的区域的量子点311为例，对本发明提供的测量方法进行说明。其中，图3中位于中间的柱塞栅极对为目标鳍式场效应晶体管321中第n个柱塞栅极对305。
相应地，在目标柱塞栅极对为第n个柱塞栅极对305的情况下，可以将第n个柱塞栅极对305中第一柱塞栅极确定为目标柱塞栅极/>，将目标鳍式场效应晶体管321中第n个柱塞栅极对305中第二柱塞栅极/>确定为辅助柱塞栅极/>，将设置于目标柱塞栅极/>和辅助柱塞栅极/>中间势垒栅极/>确定为目标势垒栅极/>。
辅助量子点316为辅助柱塞栅极的下方和一维鳍通道302上方的区域的量子点311。
相应地，目标量子点对317包括待测量子点315和辅助量子点316。
本发明实施例中可以将第m个柱塞栅极对305中第一柱塞栅极的下方和第二柱塞栅极/>的下方一维鳍通道302上方的区域的量子点对310确定为闲置量子点对318，将第m个柱塞栅极对305确定为闲置柱塞栅极对319；其中，/>，或者，/>；以下以/>为例对本发明提供的测量方法进行说明。
相应地，本发明实施例中可以将第m个柱塞栅极对305中第一柱塞栅极确定为第一闲置柱塞栅极，将第m个柱塞栅极对305中第二柱塞栅极/>确定为第二闲置柱塞栅极，将设置于第一闲置柱塞栅极/>和第二闲置柱塞栅极/>中间的势垒栅极/>确定为闲置势垒栅极。
作为一个可选地实施例，控制目标量子点对317进入测量状态，包括：基于目标柱塞栅极和辅助柱塞栅极/>相对于源极303和漏极304的相对位置关系，调谐源漏电压的正负，使得目标柱塞栅极/>的电位高于辅助柱塞栅极/>的电位，并调谐引导电压、目标柱塞电压和目标势垒电压为负。
图6是本发明提供的测量方法中目标鳍式场效应晶体管中栅极的电压配置图。目标参数与栅极的对应关系如图6所示。
具体地，本发明实施例中可以基于目标柱塞栅极和辅助柱塞栅极/>之间的相对位置，调谐源漏电压/>，使得目标柱塞栅极/>的电位高于辅助柱塞栅极/>的电位。
例如，在目标柱塞栅极位于近源极303一侧，辅助柱塞栅极/>位于近漏极304一侧的情况下，可以调谐源漏电压/>为正，即源极303的电压高于漏极304的电压；或者，在辅助柱塞栅极/>位于近漏极304一侧，目标柱塞栅极/>位于近源极303一侧的情况下，可以调谐源漏电压/>为负，即源极303的电压低于漏极304的电压。
需要说明的是，本发明实施例中的引导电压可以包括施加在第一引导栅极313上的第一引导电压和施加在第二引导栅极314上的第二引导电压/>。
调谐第一引导电压和第二引导电压/>为负，可以积累空穴电荷库。
本发明实施例中的目标柱塞电压可以包括施加在目标柱塞栅极上第一目标柱塞电压/>和施加在辅助柱塞栅极/>上的第二目标柱塞电压/>。
调谐第一目标柱塞电压和第二目标柱塞电压/>为负可以定义目标量子点对317。
调谐目标势垒电压为负可以定义目标量子点对317中的量子点间势垒。
需要说明的是，目标柱塞栅极和辅助柱塞栅极/>接收信号的数目不同，辅助柱塞栅极/>只接收第二目标柱塞电压/>，而目标柱塞栅极/>除了接收第一目标柱塞电压外，还接收库仑电压脉冲信号/>、微波脉冲信号/>和射频脉冲信号/>。
步骤32、在控制目标量子点对317由测量状态变更为泡利自旋阻塞状态以及控制闲置量子点对318处于导通状态的情况下，获取目标参数的最优值，闲置量子点对318为与目标量子点对317相邻的任一量子点对，目标参数包括源极303与漏极304之间的源漏电压、施加在引导栅极对上的引导电压、施加在各柱塞栅极对305中的目标柱塞栅极对318上的目标柱塞电压以及施加在各势垒栅极308中的目标势垒栅极上的目标势垒电压，目标柱塞栅极对318为位于目标量子点对317上方的柱塞栅极对305，目标势垒栅极/>为设置于目标柱塞栅极对305中两个柱塞栅极306之间的势垒栅极308。
需要说明的是，目标柱塞栅极对318包括目标柱塞栅极和辅助柱塞栅极/>，目标柱塞栅极/>为位于待测量子点315上方的柱塞栅极306，辅助柱塞栅极为位于辅助量子点上方的柱塞栅极，辅助量子点为目标量子点对317中除待测量子点以外的另一量子点，目标势垒栅极为设置于目标柱塞栅极和辅助柱塞栅极之间的势垒栅极。
具体地，本发明实施例中可以通过控制目标参数的取值，控制目标量子点对317由测量状态变更为泡利自旋阻塞状态以及控制闲置量子点对318处于导通状态。
本发明实施例中可以在目标量子点对317处于泡利自旋阻塞状态且闲置量子点对318处于导通状态的情况下，通过输运测量，获取目标参数的最优值。
作为一个可选地实施例，控制目标量子点对317由测量状态变更为泡利自旋阻塞状态，包括：调谐目标柱塞电压，使得目标量子点对317出现量子点间失谐，调谐目标势垒电压，使得待测量子点315与辅助量子点316间的耦合强度近似大于零。
具体地，本发明实施例中可以通过调谐第一目标柱塞电压和第二目标柱塞电压/>，使得目标量子点对317的电化学势/>，从而使得目标量子点对317出现轻微正点间失谐，激发待测量子点315与辅助量子点316之间的量子点间隧穿，从而激发目标量子点对317发生泡利自旋阻塞，进而使得目标量子点对317处入泡利自旋阻塞状态。
本发明实施例中可以通过调谐目标势垒电压，使得待测量子点315与辅助量子点316之间耦合强度/>，从而关闭待测量子点315与辅助量子点316之间的交换相互作用。
需要说明的是，本发明实施例中调谐第一目标柱塞电压、第二目标柱塞电压和目标势垒电压/>时，保持第一引导电压/>、第二引导电压/>、第一目标柱塞电压、第二目标柱塞电压/>和目标势垒电压/>为负。
需要说明的是，在目标量子点对317处于测量状态的情况下，待测量子点315与辅助量子点316未发生量子点间隧穿，待测量子点315与辅助量子点316各占据一个空穴。
图7是泡利自旋阻塞的原理示意图。图8为库仑阻塞的原理示意图。在目标量子点对317处于泡利自旋阻塞状态的情况下，目标量子点对317轻微正点间失谐（），待测量子点315与辅助量子点316中的两个空穴存在四种可能的占据方式：
其中，(1,1)表示量子点间隧穿前的电荷态，(0,2)表示量子点间隧穿后的电荷态，待测量子点315中的空穴进入辅助量子点316；S表示单重态，T表示三重态，可以认为量子点间隧穿前辅助量子点316中空穴自旋方向向下（），即使量子点间隧穿前辅助量子点316中空穴自旋方向向上（/>），也会弛豫为空穴自旋方向向下。
相应地，S可以表示量子点间隧穿前待测量子点315中空穴自旋方向向上，T表示量子点间隧穿前待测量子点315中空穴自旋方向向下。
由于本发明实施例中目标量子点对317以标准方式发生泡利自旋阻塞，因此具有如下隧穿映射：
若从电荷库进入待测量子点315的空穴的自旋方向向上，占据，顺利发生第一种隧穿占据/>，并迅速逃逸。
若从电荷库进入待测量子点315的空穴的自旋方向向上下，占据，则基于泡利不相容定理，禁止发生第二种隧穿占据/>（/>不能形成单重态），又缺乏足够能量发生第三种隧穿占据/>（单重态-三重态能量/>远大于/>），该空穴将被阻塞在待测量子点315，待测量子点315出现库仑阻塞。
作为一个可选地实施例，控制闲置量子点对318处于导通状态，包括：调谐目标柱塞电压大于导通电压阈值，调谐施加在闲置柱塞栅极对319上的闲置柱塞电压小于导通电压阈值，调谐施加在闲置势垒栅极上的闲置势垒电压大于目标势垒电压，闲置柱塞栅极对319为位于闲置量子点对318上方的柱塞栅极对，闲置势垒栅极为设置于闲置柱塞栅极对319中两个柱塞栅极306之间的势垒栅极308。
具体地，本发明实施例中的闲置柱塞电压可以包括施加在第一闲置柱塞栅极上第一闲置柱塞电压/>和施加在第二闲置柱塞栅极/>上第二闲置柱塞电压/>。
本发明实施例通过调谐、/>、/>且/>，可以使得闲置量子点对318成为电荷库的一部分。其中，/>表示导通电压阈值。
需要说明的是，本发明实施例中的导通电压阈值可以是基于先验知识和/或实际情况确定的。本发明实施例中对导通电压阈值/>的具体取值不作限定。
可选地，导通电压阈值的取值可以为-1V。
本发明实施例通过调谐闲置势垒电压，可以消除目标量子点对317中的量子点间势垒。
图9是本发明提供的测量方法中系统校准阶段的流程示意图。作为一个可选地实施例，如图9所示，在控制目标量子点对317由测量状态变更为泡利自旋阻塞状态以及控制闲置量子点对318处于导通状态的情况下，获取目标参数的最优值，包括：在控制目标量子点对317由测量状态变更为泡利自旋阻塞状态以及控制闲置量子点对318处于导通状态的情况下，将目标参数调谐为随机值，进而基于输运测量方法，获取随机值对应的目标量子点对317的电荷稳定性图，随机值处于预定义的取值范围内。
具体地，随机生成源漏电压的随机值、第一引导电压/>的随机值、第二引导电压/>的随机值、第一目标柱塞电压/>的随机值、第二目标柱塞电压/>的随机值和目标势垒电压/>的随机值之后，可以将源漏电压/>、第一引导电压/>、第二引导电压/>、第一目标柱塞电压/>、第二目标柱塞电压/>和目标势垒电压/>调谐为上述各随机值。
将源漏电压、第一引导电压/>、第二引导电压/>、第一目标柱塞电压/>、第二目标柱塞电压/>和目标势垒电压/>调谐为上述各随机值之后，可以基于输运测量方法，获取随机值对应的目标量子点对317的电荷稳定性图。
作为一个可选地实施例，基于输运测量方法，获取随机值对应的目标量子点对317的电荷稳定性图，包括：在控制目标量子点对317由测量状态变更为泡利自旋阻塞状态以及控制闲置量子点对318处于导通状态的情况下，将目标参数调谐为随机值，进而基于输运测量方法，获取目标量子点对的输运电流；
基于目标量子点对的输运电流，生成随机值对应的目标量子点对317的电荷稳定性图。
需要说明的是，本发明实施例中基于输运测量方法，获取目标量子点对317的输运电流的具体步骤，可以参见基于传统的输运测量方法获取量子点QD1和量子点QD2的输运电流的具体步骤，本发明实施例中不再赘述。
图10是本发明提供的测量方法中目标量子点对的电荷稳定性图的示例图。目标量子点对317的电荷稳定性图如图10所示。图10中的表示源漏电流。
更新随机值，将目标参数调谐为更新后的随机值，进而基于输运测量方法，获取更新后的随机值对应的目标量子点对317的电荷稳定性图。
具体地，随机值对应的目标量子点对317的电荷稳定性图之后，可以对上述随机值进行微调，获得更新后的随机值。
需要说明的是，本发明实施例中基于输运测量方法，获取更新后的随机值对应的目标量子点对317的电荷稳定性图的具体步骤，与获取随机值对应的目标量子点对317的电荷稳定性图的步骤相同，本发明实施例中不再赘述。
在更新次数小于更新次数阈值的情况下，重复更新随机值以及获取更新后的随机值对应的目标量子点对317的电荷稳定性图的步骤，在更新次数不小于更新次数阈值的情况下，在已获得的各电荷稳定性图中确定最优电荷稳定性图。
具需要说明的是，本发明实施例中的更新次数阈值可以是基于实际情况和/或先验知识确定的，本发明实施例中对更新次数阈值的具体取值不作限定。
可以理解的是，在更新目标参数的随机值的次数不小于更新次数阈值的情况下，获得的各电荷稳定性图的总数为上述更新次数阈值个。
需要说明的是，本发明实施例中进行更新的对象是上一次更新后的取值。
作为一个可选地实施例，在已获得的各电荷稳定性图中确定最优电荷稳定性图，包括：将各电荷稳定性图中出现成对的偏置三角形且偏置三角形特征最明显的电荷稳定性图，确定为最优电荷稳定性图。
将最优电荷稳定性图对应的目标参数的随机值或目标参数的更新值，确定为目标参数的最优值。
步骤33、在目标量子点对317处于泡利自旋阻塞状态且闲置量子点对318处于导通状态的情况下，将目标参数调谐为最优值。
图11是本发明提供的测量方法中量子计算阶段的流程示意图。如图11所示，获取源漏电压的最优值、第一引导电压/>的最优值、第二引导电压/>的最优值、第一目标柱塞电压/>的最优值、第二目标柱塞电压/>的最优值和目标势垒电压/>的最优值之后，可以在目标量子点对317处于泡利自旋阻塞状态且闲置量子点对318处于导通状态的情况下，将源漏电压/>、第一引导电压/>、第二引导电压/>、第一目标柱塞电压/>、第二目标柱塞电压/>和目标势垒电压/>调谐为上述各最优值。
步骤34、在闲置量子点对318处于导通状态且控制目标量子点对317由泡利自旋阻塞状态变更为库仑阻塞状态的情况下，对目标柱塞栅极施加微波脉冲信号。
具体地，本发明实施例中可以通过控制目标参数的取值，控制目标量子点对317由泡利自旋阻塞状态变更为库仑阻塞状态。
作为一个可选地实施例，控制目标量子点对317由泡利自旋阻塞状态变更为库仑阻塞状态，包括：对目标柱塞栅极施加库仑电压脉冲信号，使得目标量子点对317出现量子点间失谐。
具体地，本发明实施例中可以通过对目标柱塞栅极施加库仑电压脉冲信号/>，使得目标量子点对317的电化学势/>，从而使得目标量子点对317出现量子点间失谐库仑阻塞，目标量子点对317处于库仑阻塞状态。
需要说明的是，本发明实施例中对目标柱塞栅极施加库仑电压脉冲信号/>时，保持第一引导电压/>、第二引导电压/>、第一目标柱塞电压/>、第二目标柱塞电压和目标势垒电压/>不变。
在控制目标量子点对317由泡利自旋阻塞状态变更为库仑阻塞状态且闲置量子点对318对处于导通状态的情况下，可以对目标柱塞栅极施加微波脉冲信号/>，将待测量子点315中的空穴脉冲到(1,1)电荷态深处。
步骤35、在闲置量子点对318处于导通状态且控制目标量子点对317由库仑阻塞状态恢复为泡利自旋阻塞状态的情况下，对目标柱塞栅极施加射频脉冲信号，进而利用栅极反射计测量装置测量得到待测量子点315的空穴自旋方向。
具体地，对目标柱塞栅极施加微波脉冲信号/>之后，可以通过调谐第一目标柱塞电压/>和第二目标柱塞电压/>，使得目标量子点对317的电化学势/>，通过调谐目标势垒电压/>，使得待测量子点315与辅助量子点316之间耦合强度/>，激发目标量子点对317发生泡利自旋阻塞，进而使得目标量子点对317处入泡利自旋阻塞状态。
在控制目标量子点对317由库仑阻塞状态恢复为泡利自旋阻塞状态且闲置量子点对318对处于导通状态的情况下，对目标柱塞栅极施加射频脉冲信号/>，进而利用栅极反射计测量装置测量得到待测量子点315的空穴自旋方向。
作为一个可选地实施例，如图5所示，目标鳍式场效应晶体管321还包括多个耦合栅极320，耦合栅极320与柱塞栅极一一相对设置，相对设置的耦合栅极320和柱塞栅极电容耦合。
对目标柱塞栅极施加射频脉冲信号，包括：对目标耦合栅极/>施加射频脉冲信号，以供与目标耦合栅极/>通过电容耦合，将射频脉冲信号施加至目标柱塞栅极/>，目标耦合栅极/>为与目标柱塞栅极/>相对设置的耦合栅极320。
需要说明的是，本发明实施例中目标鳍式场效应晶体管321的栅极布局与传统的鳍式场效应晶体管的布局不同，目标鳍式场效应晶体管321中每一柱塞栅极的近端附近设置有一条耦合栅极320，每一柱塞栅极的近端与每一耦合栅极320的近端对齐且电容耦合，每一耦合栅极320远端布线到目标鳍式场效应晶体管321所在芯片边缘的电极焊盘。
本发明实施例中的目标鳍式场效应晶体管包括多个耦合栅极，上述耦合栅极与鳍式场效应晶体管中的柱塞栅极一一相对设置，且相对设置的柱塞栅极与耦合栅极之间电容耦合，能够通过耦合栅极与柱塞栅极之间的电容耦合，将射频脉冲信号施加至柱塞栅极，从而能避免微波脉冲信号和射频脉冲信号之间的串扰，还能防止射频脉冲信号的泄露，能进一步提高测量得到的鳍式场效应晶体管中单一量子点的空穴自旋方向的准确率。
作为一个可选地实施例，利用栅极反射计测量装置测量得到待测量子点315的空穴自旋方向，包括：栅极反射计测量装置获取待测量子点315对射频脉冲信号的响应信号之后，由栅极反射计测量装置放大响应信号，对放大后的响应信号进行解调，提取放大后的响应信号中的相位响应，进而基于相位响应，确定待测量子点315的空穴自旋方向，进而获取栅极反射计测量装置输出的待测量子点315的空穴自旋方向。
具体地，栅极反射计测量装置，包括：波形发生器、定向耦合器、电感器、放大器、IQ混频器和结果输出模组。
波形发生器与定向耦合器连接，定向耦合器与电感器连接，电感器与目标耦合栅极连接，波形发生器生成的射频脉冲信号/>通过定向耦合器、电感器施加至目标耦合栅极/>，以供与目标耦合栅极/>通过电容耦合，将射频脉冲信号施加至目标柱塞栅极/>。
定向耦合器还与放大器连接。
待测量子点315对射频脉冲信号的响应信号通过目标柱塞栅极/>和电感器传输至定向耦合器之后，定向耦合器分离上述响应信号和射频脉冲信号/>。
上述响应信号经由定向耦合器传输至放大器之后，放大器放大上述响应信号；
IQ混频器与放大器连接，IQ混频器用于对放大后的响应信号进行解调，提取响应信号中的相位响应；
结果输出模组与IQ混频器连接，结果输出模组基于响应信号中的相位响应，可以确定待测量子点315的空穴自旋方向。
为了验证本发明提供的测量方法的可行性，电路参数选择参考[IEDM 45625(2022)]、[arXiv:2212.12369v1(2022)]、[Nat Electron 5,178-183(2022)]、[arXiv:2212.02308v1(2022)]、[arXiv:2303.02933v1(2023)]和[PhysRevApplied 16,014057(2021)]。
在目标量子点对317处于测量状态的情况下，源漏电压的取值为10mV左右，第一引导电压/>和第二引导电压/>的取值为-3.5mV左右，第一目标柱塞电压/>的取值为-75mV左右，第二目标柱塞电压/>的取值为-300mV左右，目标势垒电压/>的取值为-750mV左右。
在闲置量子点对318处于测量状态的情况下，导通电压阈值的取值为-1V。第一闲置柱塞电压/>、第二闲置柱塞电压/>和闲置势垒电压/>小于-1V。
在目标量子点对317处于泡利自旋阻塞状态的情况下，目标量子点对317的电化学势的取值为0.5meV左右；源漏电流/>约为40fA，其中输运电流/>约为0.1pA，可以通过锁相放大器解调区分。
在目标量子点对317处于库仑阻塞状态的情况下，库仑电压脉冲信号的取值为2.5meV左右；微波脉冲信号/>的取值为4.5GHz。
储能电路电阻的取值为/>左右，柱塞栅极与相对设置的耦合栅极之间的电阻/>的取值为/>左右，贴片电感器/>的取值为220nH左右，寄生电容/>的取值为1.1pF，量子电容/>的取值为0.26pF，谐振频率/>的取值为316MHz，/>和/>信噪比大于1，可通过IQ混频解调区分。
因此，本发明提出测量方法可以准确地测量得到待测量子点315的空穴自旋方向。
本发明实施例通过将待测量子点所在的量子点对定义为目标量子点对，将与目标量子点对相邻的任一量子点对定义为闲置量子点对，能将适用于单个量子点对的基于泡利自旋阻塞状态的自旋选择性隧穿扩展至多个量子点对中的任一量子点对，通过引入闲置量子点对处于导通状态，将闲置量子点对作为部分电荷库从而无需考虑闲置量子点对的量子点特征，降低了测量复杂性，结合输运测量和栅极反射计装置测量，基于输运测量确定栅极电压的最优配置，基于栅极反射计装置能通过量子计算获取待测量子点的空穴自旋方向，能更准确地测量鳍式场效应晶体管中多个量子点中任一量子点的空穴自旋方向，能提高量子计算的准确率，有利于量子计算技术的发展以及热量子比特技术的成熟。
图12是本发明提供的测量装置的结构示意图。下面结合图12对本发明提供的测量装置进行描述，下文描述的测量装置与上文描述的本发明提供的测量方法可相互对应参照。本发明提供测量装置应用于目标鳍式场效应晶体管中任一量子点的空穴自旋方向，所述目标鳍式场效应晶体管包括一维鳍通道、源极、漏极、一个引导栅极对、多个柱塞栅极对以及多个势垒栅极，各所述柱塞栅极对设置于所述一维鳍通道的上方并沿所述一维鳍通道的延伸方向依次排列，每一所述柱塞栅极对中的两个柱塞栅极之间设置有一个势垒栅极，每一所述柱塞栅极对的下方形成有一个量子点对。如图12所示，该装置包括：初始化模块1201、参数获取模块1202、参数调谐模块1203、脉冲施加模块1204和测量模块1205。
初始化模块1201，用于控制目标量子点对处于测量状态，目标量子点对为目标鳍式场效应晶体管中待测量子点所在的量子点对；
参数获取模块1202，用于在控制目标量子点对由测量状态变更为泡利自旋阻塞状态以及控制闲置量子点对处于导通状态的情况下，获取目标参数的最优值，闲置量子点对为与目标量子点对相邻的任一量子点对，目标参数包括源极与漏极之间的源漏电压、施加在引导栅极对上的引导电压、施加在各柱塞栅极对中的目标柱塞栅极对上的目标柱塞电压以及施加在各势垒栅极中的目标势垒栅极上的目标势垒电压，目标柱塞栅极对包括目标柱塞栅极和辅助柱塞栅极，目标柱塞栅极对为位于目标量子点对上方的柱塞栅极对，目标势垒栅极为设置于目标柱塞栅极对中两个柱塞栅极之间的势垒栅极；
参数调谐模块1203，用于在目标量子点对处于泡利自旋阻塞状态且闲置量子点对处于导通状态的情况下，将目标参数调谐为最优值；
脉冲施加模块1204，用于在闲置量子点对处于导通状态且控制目标量子点对由泡利自旋阻塞状态变更为库仑阻塞状态的情况下，对目标柱塞栅极施加微波脉冲信号；
测量模块1205，用于在闲置量子点对处于导通状态且控制目标量子点对由库仑阻塞状态恢复为泡利自旋阻塞状态的情况下，对目标柱塞栅极施加射频脉冲信号，进而利用栅极反射计测量装置测量得到待测量子点的空穴自旋方向。
本发明实施例中的测量装置，通过将待测量子点所在的量子点对定义为目标量子点对，将与目标量子点对相邻的任一量子点对定义为闲置量子点对，能将适用于单个量子点对的基于泡利自旋阻塞状态的自旋选择性隧穿扩展至多个量子点对中的任一量子点对，通过引入闲置量子点对处于导通状态，将闲置量子点对作为部分电荷库从而无需考虑闲置量子点对的量子点特征，降低了测量复杂性，结合输运测量和栅极反射计装置测量，基于输运测量确定栅极电压的最优配置，基于栅极反射计装置能通过量子计算获取待测量子点的空穴自旋方向，能更准确地测量鳍式场效应晶体管中多个量子点中任一量子点的空穴自旋方向，能提高量子计算的准确率，有利于量子计算技术的发展以及热量子比特技术的成熟。
基于上述各实施例的内容，一种晶体管，晶体管为鳍式场效应晶体管；
晶体管，包括：一维鳍通道、多个柱塞栅极、多个势垒栅极和多个耦合栅极；
柱塞栅极和势垒栅极沿一维鳍通道的延伸方向依次交替设置；
柱塞栅极与耦合栅极一一相对设置，相对设置的柱塞栅极与耦合栅极之间电容耦合。
需要说明的是，本发明提供晶体管即为上述各实施例中的目标鳍式场效应晶体管321。目标鳍式场效应晶体管321的具体结构以及连接关系可以参见图4和图5以及上述各实施例的内容，本发明实施例中不再赘述。
本发明实施例中的鳍式场效应晶体管包括多个耦合栅极，上述耦合栅极与鳍式场效应晶体管中的柱塞栅极一一相对设置，且相对设置的柱塞栅极与耦合栅极之间电容耦合，能够通过耦合栅极与柱塞栅极之间的电容耦合，将射频脉冲信号施加至柱塞栅极，从而能避免微波脉冲信号和射频脉冲信号之间的串扰，还能防止射频脉冲信号的泄露，能提高测量得到的鳍式场效应晶体管中单一量子点的空穴自旋方向的准确率。
基于上述各实施例的内容，一种集成电路，包括：如上所述的晶体管。
基于上述各实施例的内容，一种电子设备，包括：如上所述的集成电路。
需要说明的是，本发明实施例中的电子设备可以为计算机、服务器以及各类终端设备。
图13示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图13所示，该电子设备可以包括：处理器（processor）1310、通信接口（Communications Interface）1320、存储器（memory）1330和通信总线1340，其中，处理器1310，通信接口1320，存储器1330通过通信总线1340完成相互间的通信。处理器1310可以调用存储器1330中的逻辑指令，以执行测量方法，该方法包括：控制目标量子点对处于测量状态，目标量子点对为目标鳍式场效应晶体管中待测量子点所在的量子点对；在控制目标量子点对由测量状态变更为泡利自旋阻塞状态以及控制闲置量子点对处于导通状态的情况下，获取目标参数的最优值，闲置量子点对为与目标量子点对相邻的任一量子点对，目标参数包括源极与漏极之间的源漏电压、施加在引导栅极对上的引导电压、施加在各柱塞栅极对中的目标柱塞栅极对上的目标柱塞电压以及施加在各势垒栅极中的目标势垒栅极上的目标势垒电压，目标柱塞栅极对包括目标柱塞栅极和辅助柱塞栅极，目标柱塞栅极对为位于目标量子点对上方的柱塞栅极对，目标势垒栅极为设置于目标柱塞栅极对中两个柱塞栅极之间的势垒栅极；在目标量子点对处于泡利自旋阻塞状态且闲置量子点对处于导通状态的情况下，将目标参数调谐为最优值；在闲置量子点对处于导通状态且控制目标量子点对由泡利自旋阻塞状态变更为库仑阻塞状态的情况下，对目标柱塞栅极施加微波脉冲信号；在闲置量子点对处于导通状态且控制目标量子点对由库仑阻塞状态恢复为泡利自旋阻塞状态的情况下，对目标柱塞栅极施加射频脉冲信号，进而利用栅极反射计测量装置测量得到待测量子点的空穴自旋方向。
此外，上述的存储器1330中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器（ROM，Read-Only Memory）、随机存取存储器（RAM，Random Access Memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
基于上述各实施例的内容，一种测量系统，应用于测量目标鳍式场效应晶体管中任一量子点的空穴自旋方向，目标鳍式场效应晶体管包括一维鳍通道、源极、漏极、一个引导栅极对、多个柱塞栅极对以及多个势垒栅极，各柱塞栅极对设置于一维鳍通道的上方并沿一维鳍通道的延伸方向依次排列，每一柱塞栅极对中的两个柱塞栅极之间设置有一个势垒栅极，每一柱塞栅极对的下方形成有一个量子点对；
测量系统，包括：如上所述的电子设备和栅极反射计测量装置；电子设备与栅极反射计测量装置电连接。
具体地，本发明实施例中的测试系统包括如上所述的电子设备和栅极反射计测量装置，能利用上述栅极反射计测量装置以及上述电子设备执行本发明提供的测量方法，对测量目标鳍式场效应晶体管中待测量子点的空穴自旋方向。电子设备执行本发明提供的测量方法的具体步骤以及电子设备与上述栅极反射计测量装置之间的交互可以参见上述各实施例的内容，本发明实施例中不再赘述。
本发明实施例中的测试系统，通过将待测量子点所在的量子点对定义为目标量子点对，将与目标量子点对相邻的任一量子点对定义为闲置量子点对，能将适用于单个量子点对的基于泡利自旋阻塞状态的自旋选择性隧穿扩展至多个量子点对中的任一量子点对，通过引入闲置量子点对处于导通状态，将闲置量子点对作为部分电荷库从而无需考虑闲置量子点对的量子点特征，降低了测量复杂性，结合输运测量和栅极反射计装置测量，基于输运测量确定栅极电压的最优配置，基于栅极反射计装置能通过量子计算获取待测量子点的空穴自旋方向，能更准确地测量鳍式场效应晶体管中多个量子点中任一量子点的空穴自旋方向，能提高量子计算的准确率，有利于量子计算技术的发展以及热量子比特技术的成熟。
作为一个可选地实施例，栅极反射计测量装置，包括：波形发生器、定向耦合器、电感器、放大器、IQ混频器和结果输出模组；
波形发生器与定向耦合器连接，定向耦合器与电感器连接，电感器与每一耦合栅极连接，波形发生器生成的射频脉冲信号通过定向耦合器、电感器施加至目标耦合栅极，以供与目标耦合栅极通过电容耦合，将射频脉冲信号施加至目标柱塞栅极，目标柱塞栅极为位于目标鳍式场效应晶体管中待测量子点上方的柱塞栅极，目标耦合栅极为与目标柱塞栅极相对设置的耦合栅极；
定向耦合器还与放大器连接；
待测量子点对射频脉冲信号的响应信号通过目标柱塞栅极和电感器传输至定向耦合器之后，定向耦合器还用于分离响应信号和射频脉冲信号；
响应信号经由定向耦合器传输至放大器之后，放大器用于放大响应信号；
IQ混频器与放大器连接，IQ混频器用于对放大后的响应信号进行解调，提取响应信号中的相位响应；
结果输出模组与IQ混频器连接，结果输出模组用于基于响应信号中的相位响应，确定并输出待测量子点315的空穴自旋方向。
作为一个可选地实施例，测试系统，还包括：输运测量装置；输运测量装置用于基于输运测量方法获取目标鳍式场效应晶体管中任一量子点对的电荷稳定性图；
输运测量装置，包括：数模转换器、电流电压转换器、减法器、锁相放大器和数据采集器；
数模转换器分别与源极和漏极连接，数模转换器用于生成不同取值的源漏电压，并分别将不同取值的源漏电压施加于源极和漏极；
电流电压转换器用于提取源极和漏极之间的源漏电流，并将源漏电流转换为电压信号；
减法器用于放大电压信号；
锁相放大器用于解调放大后的电压信号；
数据采集器用于测量经过放大和解调后电压信号的电压值。
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的测量方法，该方法包括：控制目标量子点对处于测量状态，目标量子点对为目标鳍式场效应晶体管中待测量子点所在的量子点对；在控制目标量子点对由测量状态变更为泡利自旋阻塞状态以及控制闲置量子点对处于导通状态的情况下，获取目标参数的最优值，闲置量子点对为与目标量子点对相邻的任一量子点对，目标参数包括源极与漏极之间的源漏电压、施加在引导栅极对上的引导电压、施加在各柱塞栅极对中的目标柱塞栅极对上的目标柱塞电压以及施加在各势垒栅极中的目标势垒栅极上的目标势垒电压，目标柱塞栅极对包括目标柱塞栅极和辅助柱塞栅极，目标柱塞栅极对为位于目标量子点对上方的柱塞栅极对，目标势垒栅极为设置于目标柱塞栅极对中两个柱塞栅极之间的势垒栅极；在目标量子点对处于泡利自旋阻塞状态且闲置量子点对处于导通状态的情况下，将目标参数调谐为最优值；在闲置量子点对处于导通状态且控制目标量子点对由泡利自旋阻塞状态变更为库仑阻塞状态的情况下，对目标柱塞栅极施加微波脉冲信号；在闲置量子点对处于导通状态且控制目标量子点对由库仑阻塞状态恢复为泡利自旋阻塞状态的情况下，对目标柱塞栅极施加射频脉冲信号，进而利用栅极反射计测量装置测量得到待测量子点的空穴自旋方向。
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的测量方法，该方法包括：控制目标量子点对处于测量状态，目标量子点对为目标鳍式场效应晶体管中待测量子点所在的量子点对；在控制目标量子点对由测量状态变更为泡利自旋阻塞状态以及控制闲置量子点对处于导通状态的情况下，获取目标参数的最优值，闲置量子点对为与目标量子点对相邻的任一量子点对，目标参数包括源极与漏极之间的源漏电压、施加在引导栅极对上的引导电压、施加在各柱塞栅极对中的目标柱塞栅极对上的目标柱塞电压以及施加在各势垒栅极中的目标势垒栅极上的目标势垒电压，目标柱塞栅极对包括目标柱塞栅极和辅助柱塞栅极，目标柱塞栅极对为位于目标量子点对上方的柱塞栅极对，目标势垒栅极为设置于目标柱塞栅极对中两个柱塞栅极之间的势垒栅极；在目标量子点对处于泡利自旋阻塞状态且闲置量子点对处于导通状态的情况下，将目标参数调谐为最优值；在闲置量子点对处于导通状态且控制目标量子点对由泡利自旋阻塞状态变更为库仑阻塞状态的情况下，对目标柱塞栅极施加微波脉冲信号；在闲置量子点对处于导通状态且控制目标量子点对由库仑阻塞状态恢复为泡利自旋阻塞状态的情况下，对目标柱塞栅极施加射频脉冲信号，进而利用栅极反射计测量装置测量得到待测量子点的空穴自旋方向。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
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 (20)
1.一种测量方法，其特征在于，应用于目标鳍式场效应晶体管中任一量子点的空穴自旋方向，所述目标鳍式场效应晶体管包括一维鳍通道、源极、漏极、一个引导栅极对、多个柱塞栅极对以及多个势垒栅极，各所述柱塞栅极对设置于所述一维鳍通道的上方并沿所述一维鳍通道的延伸方向依次排列，每一所述柱塞栅极对中的两个柱塞栅极之间设置有一个势垒栅极，每一所述柱塞栅极对的下方形成有一个量子点对；
所述方法，包括：
控制目标量子点对处于测量状态，所述目标量子点对为所述目标鳍式场效应晶体管中待测量子点所在的量子点对；
在控制所述目标量子点对由所述测量状态变更为泡利自旋阻塞状态以及控制闲置量子点对处于导通状态的情况下，获取目标参数的最优值，所述闲置量子点对为与所述目标量子点对相邻的任一量子点对，所述目标参数包括所述源极与所述漏极之间的源漏电压、施加在所述引导栅极对上的引导电压、施加在各所述柱塞栅极对中的目标柱塞栅极对上的目标柱塞电压以及施加在各所述势垒栅极中的目标势垒栅极上的目标势垒电压，所述目标柱塞栅极对包括目标柱塞栅极和辅助柱塞栅极，所述目标柱塞栅极对为位于所述目标量子点对上方的柱塞栅极对，所述目标势垒栅极为设置于所述目标柱塞栅极对中两个柱塞栅极之间的势垒栅极；
在所述目标量子点对处于所述泡利自旋阻塞状态且所述闲置量子点对处于所述导通状态的情况下，将所述目标参数调谐为所述最优值；
在所述闲置量子点对处于所述导通状态且控制所述目标量子点对由所述泡利自旋阻塞状态变更为库仑阻塞状态的情况下，对所述目标柱塞栅极施加微波脉冲信号；
在所述闲置量子点对处于所述导通状态且控制所述目标量子点对由所述库仑阻塞状态恢复为所述泡利自旋阻塞状态的情况下，对所述目标柱塞栅极施加射频脉冲信号，进而利用栅极反射计测量装置测量得到所述待测量子点的空穴自旋方向。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述在控制所述目标量子点对由所述测量状态变更为泡利自旋阻塞状态以及控制闲置量子点对处于导通状态的情况下，获取目标参数的最优值，包括：
在控制所述目标量子点对由所述测量状态变更为所述泡利自旋阻塞状态以及控制所述闲置量子点对处于导通状态的情况下，将所述目标参数调谐为随机值，进而基于输运测量方法，获取所述随机值对应的所述目标量子点对的电荷稳定性图，所述随机值处于预定义的取值范围内；
更新所述随机值，将所述目标参数调谐为更新后的随机值，进而基于所述输运测量方法，获取所述更新后的随机值对应的所述目标量子点对的电荷稳定性图；
在更新次数小于更新次数阈值的情况下，重复更新所述随机值以及获取更新后的随机值对应的所述目标量子点对的电荷稳定性图的步骤，在更新次数不小于所述更新次数阈值的情况下，在已获得的各所述电荷稳定性图中确定最优电荷稳定性图；
将所述最优电荷稳定性图对应的所述随机值或所述更新后的随机值，确定为所述目标参数的最优值。
3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述控制目标量子点对处于测量状态，包括：
基于所述目标柱塞栅极和所述辅助柱塞栅极相对于所述源极和所述漏极的相对位置关系，调谐所述源漏电压为正，并调谐所述引导电压、所述目标柱塞电压和所述目标势垒电压为负。
4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述控制所述目标量子点对由所述测量状态变更为泡利自旋阻塞状态，包括：
调谐所述目标柱塞电压，使得所述目标量子点对出现量子点间失谐，调谐所述目标势垒电压，使得所述待测量子点与辅助量子点间的耦合强度近似大于零，所述辅助量子点为所述目标量子点对中除所述待测量子点以外的另一量子点。
5.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述控制闲置量子点对处于导通状态，包括：
调谐所述目标柱塞电压大于导通电压阈值，调谐施加在闲置柱塞栅极对上的闲置柱塞电压小于所述导通电压阈值，调谐施加在闲置势垒栅极上的闲置势垒电压大于目标势垒电压，所述闲置柱塞栅极对为位于所述闲置量子点对上方的柱塞栅极对，所述闲置势垒栅极为设置于所述闲置柱塞栅极对中两个柱塞栅极之间的势垒栅极。
6.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述控制所述目标量子点对由所述泡利自旋阻塞状态变更为库仑阻塞状态，包括：
对所述目标柱塞栅极施加库仑电压脉冲信号，使得所述目标量子点对出现量子点间失谐。
7.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述目标鳍式场效应晶体管还包括多个耦合栅极，所述耦合栅极与所述柱塞栅极一一相对设置，相对设置的耦合栅极和柱塞栅极电容耦合；
所述对所述目标柱塞栅极施加射频脉冲信号，包括：
对目标耦合栅极施加所述射频脉冲信号，以供与所述目标耦合栅极通过电容耦合，将所述射频脉冲信号施加至所述目标柱塞栅极，所述目标耦合栅极为与所述目标柱塞栅极相对设置的耦合栅极。
8.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述利用栅极反射计测量装置测量得到所述待测量子点的空穴自旋方向，包括：
所述栅极反射计测量装置获取所述待测量子点对所述射频脉冲信号的响应信号之后，由所述栅极反射计测量装置放大所述响应信号，对放大后的所述响应信号进行解调，提取放大后的所述响应信号中的相位响应，进而基于所述相位响应，确定所述待测量子点的空穴自旋方向，进而获取所述栅极反射计测量装置输出的所述待测量子点的空穴自旋方向。
9.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述基于输运测量方法，获取所述随机值对应的所述目标量子点对的电荷稳定性图，包括：
基于输运测量方法，获取所述目标量子点对的输运电流；
基于所述目标量子点对的输运电流，生成所述随机值对应的所述目标量子点对的电荷稳定性图。
10.根据权利要求2所述的测量方法，其特征在于，所述在已获得的各所述电荷稳定性图中确定最优电荷稳定性图，包括：
将各所述电荷稳定性图中出现成对的偏置三角形且偏置三角形特征最明显的电荷稳定性图，确定为所述最优电荷稳定性图。
11.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，所述目标柱塞栅极对包括目标柱塞栅极和辅助柱塞栅极，所述目标柱塞栅极为位于所述待测量子点上方的柱塞栅极，所述辅助柱塞栅极为位于辅助量子点上方的柱塞栅极，所述辅助量子点为所述目标量子点对中除所述待测量子点以外的另一量子点，所述目标势垒栅极为设置于所述目标柱塞栅极和所述辅助柱塞栅极之间的势垒栅极；
所述目标柱塞电压包括施加于所述目标柱塞栅极上的第一目标柱塞电压和施加于所述辅助柱塞栅极上的第二目标柱塞电压。
12.一种测试装置，其特征在于，应用于目标鳍式场效应晶体管中任一量子点的空穴自旋方向，所述目标鳍式场效应晶体管包括一维鳍通道、源极、漏极、一个引导栅极对、多个柱塞栅极对以及多个势垒栅极，各所述柱塞栅极对设置于所述一维鳍通道的上方并沿所述一维鳍通道的延伸方向依次排列，每一所述柱塞栅极对中的两个柱塞栅极之间设置有一个势垒栅极，每一所述柱塞栅极对的下方形成有一个量子点对；
所述装置，包括：
初始化模块，用于控制目标量子点对处于测量状态，所述目标量子点对为所述目标鳍式场效应晶体管中待测量子点所在的量子点对；
参数获取模块，用于在控制所述目标量子点对由所述测量状态变更为泡利自旋阻塞状态以及控制闲置量子点对处于导通状态的情况下，获取目标参数的最优值，所述闲置量子点对为与所述目标量子点对相邻的任一量子点对，所述目标参数包括所述源极与所述漏极之间的源漏电压、施加在所述引导栅极对上的引导电压、施加在各所述柱塞栅极对中的目标柱塞栅极对上的目标柱塞电压以及施加在各所述势垒栅极中的目标势垒栅极上的目标势垒电压，所述目标柱塞栅极对包括目标柱塞栅极和辅助柱塞栅极，所述目标柱塞栅极对为位于所述目标量子点对上方的柱塞栅极对，所述目标势垒栅极为设置于所述目标柱塞栅极对中两个柱塞栅极之间的势垒栅极；
参数调谐模块，用于在所述目标量子点对处于所述泡利自旋阻塞状态且所述闲置量子点对处于所述导通状态的情况下，将所述目标参数调谐为所述最优值；
脉冲施加模块，用于在所述闲置量子点对处于所述导通状态且控制所述目标量子点对由所述泡利自旋阻塞状态变更为库仑阻塞状态的情况下，对所述目标柱塞栅极施加微波脉冲信号；
测量模块，用于在所述闲置量子点对处于所述导通状态且控制所述目标量子点对由所述库仑阻塞状态恢复为所述泡利自旋阻塞状态的情况下，对所述目标柱塞栅极施加射频脉冲信号，进而利用栅极反射计测量装置测量得到所述待测量子点的空穴自旋方向。
13.一种晶体管，其特征在于，所述晶体管为鳍式场效应晶体管；
所述晶体管，包括：一维鳍通道、多个柱塞栅极、多个势垒栅极和多个耦合栅极；
所述柱塞栅极和所述势垒栅极沿所述一维鳍通道的延伸方向依次交替设置；
所述柱塞栅极与所述耦合栅极一一相对设置，相对设置的柱塞栅极与耦合栅极之间电容耦合。
14.一种集成电路，其特征在于，包括：如权利要求13所述的晶体管。
15.一种电子设备，其特征在于，包括：如权利要求14所述的集成电路。
16.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至11任一项所述测量方法。
17.一种测量系统，其特征在于，应用于测量目标鳍式场效应晶体管中任一量子点的空穴自旋方向，所述目标鳍式场效应晶体管包括一维鳍通道、源极、漏极、一个引导栅极对、多个柱塞栅极对以及多个势垒栅极，各所述柱塞栅极对设置于所述一维鳍通道的上方并沿所述一维鳍通道的延伸方向依次排列，每一所述柱塞栅极对中的两个柱塞栅极之间设置有一个势垒栅极，每一所述柱塞栅极对的下方形成有一个量子点对；
所述系统，包括：如权利要求16所述的电子设备和栅极反射计测量装置；所述电子设备与所述栅极反射计测量装置电连接。
18.根据权利要求17所述的测量系统，其特征在于，所述目标鳍式场效应晶体管还包括多个耦合栅极，所述耦合栅极与所述柱塞栅极一一相对设置，相对设置的耦合栅极和柱塞栅极电容耦合；
所述栅极反射计测量装置，包括：波形发生器、定向耦合器、电感器、放大器、IQ混频器和结果输出模组；
所述波形发生器与所述定向耦合器连接，所述定向耦合器与所述电感器连接，所述电感器与每一所述耦合栅极连接，所述波形发生器生成的射频脉冲信号通过所述定向耦合器、所述电感器施加至目标耦合栅极，以供与所述目标耦合栅极通过电容耦合，将所述射频脉冲信号施加至目标柱塞栅极，所述目标柱塞栅极为位于所述目标鳍式场效应晶体管中待测量子点上方的柱塞栅极，所述目标耦合栅极为与所述目标柱塞栅极相对设置的耦合栅极；
所述定向耦合器还与所述放大器连接；
所述待测量子点对所述射频脉冲信号的响应信号通过所述目标柱塞栅极和所述电感器传输至所述定向耦合器之后，所述定向耦合器还用于分离所述响应信号和所述射频脉冲信号；
所述响应信号经由所述定向耦合器传输至所述放大器之后，所述放大器用于放大所述响应信号；
所述IQ混频器与所述放大器连接，所述IQ混频器用于对放大后的所述响应信号进行解调，提取所述响应信号中的相位响应；
所述结果输出模组与所述IQ混频器连接，所述结果输出模组用于基于所述响应信号中的相位响应，确定并输出所述待测量子点的空穴自旋方向。
19.根据权利要求17所述的测量系统，其特征在于，还包括：输运测量装置；所述输运测量装置用于基于输运测量方法获取目标鳍式场效应晶体管中任一量子点对的电荷稳定性图；
所述输运测量装置，包括：数模转换器、电流电压转换器、减法器、锁相放大器和数据采集器；
所述数模转换器分别与所述源极和所述漏极连接，所述数模转换器用于生成不同取值的源漏电压，并分别将所述不同取值的源漏电压施加于所述源极和所述漏极；
所述电流电压转换器用于提取所述源极和所述漏极之间的源漏电流，并将所述源漏电流转换为电压信号；
所述减法器用于放大所述电压信号；
所述锁相放大器用于解调放大后的所述电压信号；
所述数据采集器用于测量经过放大和解调后所述电压信号的电压值。
20.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至11任一项所述测量方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311847252.3A CN117491835B (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 测量方法、装置、系统、晶体管、集成电路、介质及设备 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311847252.3A CN117491835B (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 测量方法、装置、系统、晶体管、集成电路、介质及设备 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117491835A true CN117491835A (zh) | 2024-02-02 |
| CN117491835B CN117491835B (zh) | 2024-03-15 |
Family
ID=89685325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311847252.3A Active CN117491835B (zh) | 2023-12-29 | 2023-12-29 | 测量方法、装置、系统、晶体管、集成电路、介质及设备 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117491835B (zh) |
Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1328702A (zh) * | 1998-11-27 | 2001-12-26 | 艾利森电话股份有限公司 | 超导晶体管配置和相关方法 |
| CN1828939A (zh) * | 2005-01-25 | 2006-09-06 | 国际商业机器公司 | 射频开关和将双栅晶体管修改成射频开关的方法 |
| CN103378153A (zh) * | 2012-04-11 | 2013-10-30 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 用于集成有电容器的FinFET的结构和方法 |
| CN106206693A (zh) * | 2015-04-29 | 2016-12-07 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 鳍式场效应晶体管的形成方法 |
| CN106531736A (zh) * | 2015-09-11 | 2017-03-22 | 瑞萨电子株式会社 | 半导体器件 |
| CN108122773A (zh) * | 2016-11-29 | 2018-06-05 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 鳍式场效应晶体管装置的形成方法 |
| CN111886703A (zh) * | 2018-06-25 | 2020-11-03 | 英特尔公司 | 量子点量子比特装置的自适应编程 |
| CN114186296A (zh) * | 2020-09-15 | 2022-03-15 | Imec非营利协会 | 量子比特设备和用于操作量子比特设备的方法 |
| CN115511090A (zh) * | 2021-06-07 | 2022-12-23 | 英特尔公司 | 量子电路组装件中的可缩放栅极控制 |
| CN115917744A (zh) * | 2020-08-31 | 2023-04-04 | 华为技术有限公司 | 鳍式场效应管、esd保护电路、滤波电路以及电子设备 |
-
2023
- 2023-12-29 CN CN202311847252.3A patent/CN117491835B/zh active Active
Patent Citations (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1328702A (zh) * | 1998-11-27 | 2001-12-26 | 艾利森电话股份有限公司 | 超导晶体管配置和相关方法 |
| CN1828939A (zh) * | 2005-01-25 | 2006-09-06 | 国际商业机器公司 | 射频开关和将双栅晶体管修改成射频开关的方法 |
| CN103378153A (zh) * | 2012-04-11 | 2013-10-30 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 用于集成有电容器的FinFET的结构和方法 |
| CN106206693A (zh) * | 2015-04-29 | 2016-12-07 | 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 | 鳍式场效应晶体管的形成方法 |
| CN106531736A (zh) * | 2015-09-11 | 2017-03-22 | 瑞萨电子株式会社 | 半导体器件 |
| CN108122773A (zh) * | 2016-11-29 | 2018-06-05 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 鳍式场效应晶体管装置的形成方法 |
| CN111886703A (zh) * | 2018-06-25 | 2020-11-03 | 英特尔公司 | 量子点量子比特装置的自适应编程 |
| CN115917744A (zh) * | 2020-08-31 | 2023-04-04 | 华为技术有限公司 | 鳍式场效应管、esd保护电路、滤波电路以及电子设备 |
| CN114186296A (zh) * | 2020-09-15 | 2022-03-15 | Imec非营利协会 | 量子比特设备和用于操作量子比特设备的方法 |
| CN115511090A (zh) * | 2021-06-07 | 2022-12-23 | 英特尔公司 | 量子电路组装件中的可缩放栅极控制 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN117491835B (zh) | 2024-03-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| West et al. | Gate-based single-shot readout of spins in silicon | |
| Urdampilleta et al. | Gate-based high fidelity spin readout in a CMOS device | |
| Larsen et al. | Semiconductor-nanowire-based superconducting qubit | |
| US7932514B2 (en) | Microwave readout for flux-biased qubits | |
| US8507894B2 (en) | Control and readout of electron or hole spin | |
| JP2004533107A (ja) | ナノ構造化論理ゲートを用いたソリッド・ステート量子ドット装置及び量子計算法 | |
| Hwang et al. | Impact of g-factors and valleys on spin qubits in a silicon double quantum dot | |
| Schaal et al. | Conditional dispersive readout of a CMOS single-electron memory cell | |
| Landig et al. | Microwave-cavity-detected spin blockade in a few-electron double quantum dot | |
| Chen et al. | Spin blockade and coherent dynamics of high-spin states in a three-electron double quantum dot | |
| Ansaloni et al. | Single-electron control in a foundry-fabricated two-dimensional qubit array | |
| CN117491835B (zh) | 测量方法、装置、系统、晶体管、集成电路、介质及设备 | |
| Chen et al. | Microwave-resonator-detected excited-state spectroscopy of a double quantum dot | |
| US20230409949A1 (en) | Quantum computer and control method therefor | |
| US20240016069A1 (en) | A quantum processing system | |
| CN214378455U (zh) | 半导体量子点器件和计算机 | |
| Meunier et al. | Qubit read-out in Semiconductor quantum processors: challenges and perspectives | |
| Severino et al. | Silicon spin qubit control and readout circuits in 22nm FDSOI CMOS | |
| US11387828B2 (en) | Spin qubit quantum device read by impedance measurement | |
| Singh et al. | Impact of co-integration on the performance of full CMOS based Hybrid SET-FET circuits for scalable quantum computing using FinFET technologies | |
| Osika et al. | Shelving and latching spin readout in atom qubits in silicon | |
| Schaal et al. | Conditional dispersive readout of a CMOS quantum dot via an integrated transistor circuit | |
| Bertrand et al. | Tunnel and capacitive coupling optimization in FDSOI spin-qubit devices | |
| Jang et al. | High-visibility single-shot readout of singlet-triplet qubits in a micromagnet-integrated quadruple quantum dot array | |
| Ma et al. | Singlet-triplet-state readout in silicon metal-oxide-semiconductor double quantum dots |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |