DE102020101784B3 - Device with quantum bus for an NV center based room temperature quantum computer - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Quantenbit (QUB) mit einem Quantenpunkt (NV), der insbesondere ein NV-Zentrum sein kann, und ein Kernquantenbit mit mindestens einem Kernquantenpunkt, der typischerweise ein Kernspin behaftetes Isotop ist. Dies umfassen eine spezielle Vorrichtung zur Ansteuerung eines Quantenpunkts (NV). Daraus zusammengesetzt umfasst die Erfindung ein Quantenregister aus mindestens zwei Quantenbits, ein Kernquantenregister aus mindestens zwei Kernquantenbits und ein Kern-Elektron-Quantenregister aus einem Quantenbit und einem Kernquantenbit sowie ein Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister aus mindestens einem Quantenregister und mindestens zwei Kern-Elektron-Registern. Eine übergeordnete Struktur, ein Quantenbus, zum Transport einer Quanteninformation und ein daraus zusammengesetzter Quantencomputer sind beanspruchter Kern der hier vorgestellten Erfindung. Auch umfasst die Erfindung die notwendigen Verfahren zur Herstellung und zum Betrieb der Vorrichtung.

The invention relates to a quantum bit (QUB) with a quantum dot (NV), which can in particular be an NV center, and a nuclear quantum bit with at least one nuclear quantum dot, which is typically an isotope with nuclear spin. These include a special device for controlling a quantum dot (NV). Combined therefrom, the invention comprises a quantum register made up of at least two quantum bits, a core quantum register made up of at least two core quantum bits and a core-electron quantum register made up of a quantum bit and a core quantum bit, and a core-electron-core-electron quantum register made up of at least one quantum register and at least two kernels -Electron registers. A superordinate structure, a quantum bus, for transporting quantum information and a quantum computer composed of it are the claimed core of the invention presented here. The invention also encompasses the methods necessary for manufacturing and operating the device.

Description

Feld der ErfindungField of invention

Die Erfindung richtet sich auf Konzept für einen Quantenbus für einen NV-Zentren basierenden Quantencomputer. Das Konzept umfasst dessen Elemente sowie die notwendigen Verfahren zu dessen Betrieb und deren Zusammenwirken. Eine Quanten-ALU besteht aus einem Quantenbit, das als Terminal dient zusammen mit mehreren Kernquantenpunkten, die der eigentlichen Ausführung der Quantenoperationen dient. Insbesondere umfasst die Erfindung einen Quantenbus zur Verschränkung entfernt voneinander liegender Quantenpunkte verschiedener Quanten-ALUs und Selektionsmechanismen und selektive Ansteuerverfahren. Hierdurch wird die Verschränkung von zwei Kernquantenpunkten in unterschiedlichen Quanten-ALUs, die entfernt voneinander liegen mittels dieses Quantenbusses möglich. Außerdem wird ein Verfahren mit zugehörigen Vorrichtungselementen angegeben, um ein Berechnungsergebnis auszulesen.The invention is directed to the concept for a quantum bus for a quantum computer based on NV centers. The concept includes its elements as well as the necessary procedures for its operation and their interaction. A quantum ALU consists of a quantum bit that serves as a terminal together with several core quantum dots, which are used to actually carry out the quantum operations. In particular, the invention comprises a quantum bus for entangling quantum dots of different quantum ALUs and selection mechanisms and selective control methods that are located at a distance from one another. This enables the entanglement of two nuclear quantum dots in different quantum ALUs, which are located at a distance from one another, by means of this quantum bus. In addition, a method with associated device elements is specified in order to read out a calculation result.

Stand der TechnikState of the art

Aus der Schrift Gurudev Dutt, Liang Jiang, Jeronimo R. Maze, A. S. Zibrov „Quantum Register Based on Individual Electronic and Nuclear Spin Qubits in Diamond“, Science, Vol. 316, 1312-1316, 01.06.2007, DOI: 10.1126/science.1139831 ist ein Verfahren zur Kopplung des nuklearen Spins von C¹³ Kernen mit den Elektronenspins der Elektronenkonfiguration von NV-Zentren bekannt.From scripture Gurudev Dutt, Liang Jiang, Jeronimo R. Maze, AS Zibrov "Quantum Register Based on Individual Electronic and Nuclear Spin Qubits in Diamond", Science, Vol. 316, 1312-1316, June 01, 2007, DOI: 10.1126 / science.1139831 a method for coupling the nuclear spin of C ¹³ nuclei with the electron spins of the electronic configuration of NV centers is known.

Aus der Schrift Thiago P. Mayer Alegre, Antonio C. Torrezan de Souza, Gilberto Medeiros-Ribeiro, „Microstrip resonator for microwaves with controllable polarization“, arXiv:0708.0777v2 [condmat.other] 11.10.2007 ist ein kreuzförmiger elektrisch leitfähiger Mikrowellenresonator bekannt. Hierzu sei auf deren 2 verwiesen. Eine von den Autoren im ersten Abschnitt der Arbeit benannte Anwendung des kreuzförmigen Mikrowellenresonators ist die Ansteuerung von paramagnetischen Zentren mittels optisch detektierter magnetischer Resonanz (OMDR). Eine dediziert genannte Anwendung ist Quanteninformationsverarbeitung (QIP). Das Substrat des elektrisch leitfähigen Mikrowellenresonators ist dabei ein PCB (=printed circuit board). Die Dimensionen des Resonators liegen mit 5,5cm in der Größenordnung der Wellenlänge der einzukoppelnden Mikrowellenstrahlung. Der Mikrowellenresonator wird mittels Spannungsansteuerung gespeist. Die beiden Balken des Resonatorkreuzes sind elektrisch miteinander verbundenFrom scripture Thiago P. Mayer Alegre, Antonio C. Torrezan de Souza, Gilberto Medeiros-Ribeiro, “Microstrip resonator for microwaves with controllable polarization”, arXiv: 0708.0777v2 [condmat.other] October 11, 2007 a cross-shaped electrically conductive microwave resonator is known. For this, see their 2 referenced. One application of the cross-shaped microwave resonator named by the authors in the first section of the work is the control of paramagnetic centers by means of optically detected magnetic resonance (OMDR). A dedicated application is quantum information processing (QIP). The substrate of the electrically conductive microwave resonator is a PCB (= printed circuit board). The dimensions of the resonator are 5.5 cm in the order of magnitude of the wavelength of the microwave radiation to be coupled in. The microwave resonator is fed by means of voltage control. The two bars of the resonator cross are electrically connected to one another

Aus der Schrift Benjamin Smeltzer, Jean Mclntyre, Lilian Childress „Robust control of individual nuclear spins in diamond“, Phys. Rev. A 80, 050302(R) - 25 November 2009 ist ein Verfahren zum Zugriff auf einzelne nukleare ¹³C-Spins mittels NV-Zenten in Diamant bekannt.From scripture Benjamin Smeltzer, Jean McIntyre, Lilian Childress “Robust control of individual nuclear spins in diamond”, Phys. Rev. A 80, 050302 (R) - 25 November 2009 a method for accessing individual nuclear ¹³ C spins by means of NV centers in diamond is known.

Aus der Schrift Petr Siyushev, Milos Nesladek, Emilie Bourgeois, Michal Gulka, Jaroslav Hruby, Takashi Yamamoto, Michael Trupke, Tokuyuki Teraji, Junichi Isoya, Fedor Jelezko, „Photoelectrical imaging and coherent spin-state readout of single nitrogen-vacancy centers in diamond“ Science 15 Feb 2019, Vol. 363, Issue 6428, pp. 728-731, DOI: 10.1126/science.aav2789 ist das elektronische Auslesen von Spin-Zuständen der NV-Zentren bekannt.From scripture Petr Siyushev, Milos Nesladek, Emilie Bourgeois, Michal Gulka, Jaroslav Hruby, Takashi Yamamoto, Michael Trupke, Tokuyuki Teraji, Junichi Isoya, Fedor Jelezko, "Photoelectrical imaging and coherent spin-state readout of single nitrogen-vacancy centers in diamond" Science 15 Feb 2019, Vol. 363, Issue 6428, pp. 728-731, DOI: 10.1126 / science.aav2789 the electronic readout of spin states of the NV centers is known.

Aus der Schrift Timothy J. Proctor, Erika Andersson, Viv Kendon „Universal quantum computation by the unitary control of ancilla qubits and using a fixed ancilla-register interaction“, Phys. Rev. A 88, 042330-24 Okt. 2013 ist ein Verfahren zur Nutzung sogenannter Ancilla Quantenbits bekannt, um einen ersten nuklearen Spin mit einem zweiten nuklearen Spin zu verschränken.From the Font Timothy J. Proctor, Erika Andersson, Viv Kendon "Universal quantum computation by the unitary control of ancilla qubits and using a fixed ancilla-register interaction", Phys. Rev. A 88, 042330-24 Oct. 2013 a method for using so-called ancilla quantum bits is known in order to entangle a first nuclear spin with a second nuclear spin.

Aus der US 9 317 473 B2 ist ein Konzept für einen skalierbaren Quanten-Computer bekannt, dessen Funktionstüchtigkeit bei Raumtemperatur zum Zeitpunkt der Anmeldung diese Schrift noch nicht demonstriert war. Die Kopplung zwischen NV-Zentren im NV^-Zustand erfolgt dabei über die Spins dunkler NV-Zentren, die sich nicht im NV^--Zustand befinden. Diese Ketten werden als Dark-Spin-Chain (englisch für dunkle-Spin-Kette) bezeichnet. Hintergrund ist, dass zu der Zeit der Anmeldung und späteren Offenlegung der US 9 317 473 B2 eine zuverlässige Fertigung der NV-Zentren mit hoher Ausbeute nicht möglich war. Die hier vorgelegte Schrift offenbart eine Möglichkeit zur Erhöhung der Ausbeute. Diese Bedeutung des Begriffs „dark spin chain“, der US 9 317 473 B2 ist beispielsweise aus der Schrift Yuting Ping, Brendon W. Lovett, Simon C. Benjamin, Erik M. Gauger, „Practicality of Spin Chain Wiring in Diamond Quantum Technologies“ Phys. Rev. Lett. 110, 100503 ist bekannt. Die
US 9 317 473 B2 sieht eine Parkettierung mit sehr vielen Substraten vor, was die Sache sehr kompliziert macht. Durch die hier offengelegte Methode zur Erzeugung von NV^--Zentren mit hoher Ausbeute, wird die Benutzung dieser „dark spin chains“, die sich nebenbei gesagt anscheinend nicht haben durchsetzen können“ überflüssig, da die NV^--Zentren bei genügend geringem Abstand dann direkt koppeln können. Diese direkte Kopplung zweier zufällig dicht beieinander liegender NV^--Zentren war aus dem Stand der Technik bereits als Möglichkeit bekannt. Die Ausbeute von 2% an NV^--Zentren pro implantiertem Stickstoffatom ließ aber die zuverlässige Fertigung bisher nicht zu.From the US 9 317 473 B2 a concept for a scalable quantum computer is known, the functionality of which at room temperature had not yet been demonstrated at the time of filing this document. The coupling between NV centers in NV ^- state takes place via the spins dark NV centers that are not in the NV ^- are state. These chains are referred to as the dark spin chain. The background is that at the time of filing and subsequent disclosure of the US 9 317 473 B2 a reliable production of the NV centers with high yield was not possible. The document presented here discloses a possibility of increasing the yield. This meaning of the term "dark spin chain", the US 9 317 473 B2 is for example from the font Yuting Ping, Brendon W. Lovett, Simon C. Benjamin, Erik M. Gauger, "Practicality of Spin Chain Wiring in Diamond Quantum Technologies" Phys. Rev. Lett. 110, 100503 is known. The
US 9 317 473 B2 provides for tiling with a large number of substrates, which makes things very complicated. The method disclosed here for the generation of NV ^- centers with high yield makes the use of these "dark spin chains", which incidentally apparently could not prevail, "superfluous, since the NV ^- centers are then direct if the distance is sufficiently small can couple. This direct coupling of two NV ^- centers that happen to be close together was already known as a possibility from the prior art. However, the yield of 2% of NV ^- centers per implanted nitrogen atom has not yet allowed reliable production.

Zur besseren Orientierung des Lesers verweisen wir hier ausdrücklich auf die NACH dem Prioritätsdatum 28.10.2019 der hier vorgelegten Schrift am 31.10.2019 veröffentlichte Schrift von Tobias Lühmann, Roger John, Ralf Wunderlich, Jan Meijer, Sebastien Pezzagna, „Coulomb-driven single defect engineering for scalable qubits and spin sensors in diamond“, Nat Commun 10, 4956 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-12556-0 .For better orientation of the reader we expressly refer here to the AFTER Priority date 10/28/2019 of the document presented here published by 10/31/2019 Tobias Lühmann, Roger John, Ralf Wunderlich, Jan Meijer, Sebastien Pezzagna, "Coulomb-driven single defect engineering for scalable qubits and spin sensors in diamond", Nat Commun 10, 4956 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-12556-0 .

Keine der vorgenannten Schriften mit Ausnahme der US 9 317 473 B2 erläutert den Aufbau und den Betrieb eines skalierbaren Quanten-Computers. Die US 9 317 473 B2 lässt viele Fragen hinsichtlich Aufbau und Betrieb offen. Die „dark spin chains“ haben sich nicht als praktikabel erwiesen.None of the aforementioned writings with the exception of the US 9 317 473 B2 explains the structure and operation of a scalable quantum computer. The US 9 317 473 B2 leaves many questions unanswered regarding structure and operation The “dark spin chains” have not proven to be practical.

Aufgabetask

Die hier vorgelegte Erfindung stellt sich die Aufgabe einen Konstruktions-, Produktions- und Betriebsvorschlag für einen Quantencomputer anzugeben, der insbesondere das Potenzial hat, bei Raumtemperatur betrieben werden zu können.The invention presented here has the task of specifying a design, production and operation proposal for a quantum computer, which in particular has the potential to be operated at room temperature.

Natürlich können solche Quantencomputer auch bei tieferen Temperaturen betrieben werden.Of course, such quantum computers can also be operated at lower temperatures.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Erfindungsgemäßes QuantenbitQuantum bit according to the invention

Eine Kernidee des erfindungsgemäßen Vorschlags ist ein Quantenbit (QUB), das eine besonders effiziente und relativ leicht, beispielsweise mittels E-Beam-Lithografie zu realisierende Vorrichtung zur Ansteuerung eines Quantenpunkts (NV) umfasst. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Quantenpunkt (NV) um einen punktförmigen Gitterfehler in einem Kristall, dessen Atome bevorzugt kein magnetisches Moment aufweisen. Bevorzugt ist das Material des Kristalls ein Wide-Bandgap-Material, um eine Einkopplung von Phononen in den Quantenpunkt (NV) zu minimieren. Besonders bevorzugt ist die Nutzung eines NV-Zentrums oder eines ST1-Zentrums oder eines L2-Zentrums als Quantenpunkt (NV) in Diamant als Substrat (D). Das NV-Zentrum ist dabei das bekannteste. Andere Quantenpunkte sind darüber hinaus denkbar. Beispielsweise können auch SiV-Zentren in Diamant als Quantenpunkt (NV) in dem Substrat (D) verwendet werden.A core idea of the proposal according to the invention is a quantum bit ( QUB ), which is a particularly efficient and relatively easy device that can be implemented, for example, by means of e-beam lithography, for controlling a quantum dot ( NV ) includes. The quantum dot ( NV ) around a point-like lattice defect in a crystal, the atoms of which preferably have no magnetic moment. The material of the crystal is preferably a wide band gap material in order to prevent the coupling of phonons into the quantum dot ( NV ) to minimize. The use of an NV center or an ST1 center or an L2 center as a quantum dot is particularly preferred ( NV ) in diamond as substrate ( D. ). The NV center is the best known. Other quantum dots are also conceivable. For example, SiV centers in diamond can also be used as quantum dots ( NV ) in the substrate ( D. ) be used.

Die Forschung schreitet hier schnell voran, sodass sicherlich andere Substrate (D) mit anderen Farbzentren hier in Zukunft entwickelt werden erden. Diese sollen von der Beanspruchung hier umfasst sein.Research is progressing rapidly here, so that other substrates ( D. ) to be developed with other color centers here in the future. These should be covered by the stress here.

Das vorgeschlagene Quantenbit (QUB) umfasst ein Substrat (D), das mit einer epitaktischen Schicht (DEPI) versehen ist. Im Falle von Industriediamanten als Substrat (D), die mit einem Hochdruckprozess aus einer Metallschmelze als Kohlenstofflösungsmittel gezogen werden, enthalten diese Substrate (D) oft noch insbesondere ferromagnetische Verunreinigungen in Form von Fremdatomen wie beispielsweise Eisen oder Nickel, die ein starkes magnetisches Moment aufweisen. Dieses parasitäre Magnetfeld würde die Quantenpunkte (NV) massiv beeinflussen und unbrauchbar machen. Des Weiteren ist ein isotopenreiner Diamant aus ¹²C-Atomen zu bevorzugen, da diese ebenfalls kein magnetisches Moment aufweisen. Da ein isotopenreiner Diamant sehr teuer ist, ist es sinnvoll, eine isotopenreine epitaktische Diamantschicht (DEPI) auf der Oberfläche eines Industriediamanten aufwachsen zu lassen. Die Dicke dieser epitaktischen Schicht (DEPI) wurde von den Autoren nicht im Detail untersucht. Mehrere µm erscheinen angebracht. Je nach Typ des Substrats (D) sollten im Rahmen einer Nacharbeit Versuche zur Minimierung der Dicke der epitaktischen Schicht (DEPI) mit verschiedenen Schichtdicken der epitaktischen Schicht (DEPI) unternommen werden, um die für den Anwendungszweck optimale Schichtdicke zu ermitteln. Bevorzugt ist die epitaktische Schicht (DEPI) im Falle einer epitaktischen Diamantschicht auf Diamant als Substrat (D) isotopenrein. Bei der Abscheidung beispielsweise mit einem CVD-Verfahren kann das Material der epitaktischen Schicht (DEPI) mit Fremdatomen, beispielsweise mit Schwefel, gezielt dotiert werden, um eine günstige Lage des Fermi-Niveaus zu erreichen und die Ausbeute der Quantenpunkte (NV) bei deren Fertigung zu erhöhen. Hierzu später mehr.The proposed quantum bit ( QUB ) includes a substrate ( D. ), which is covered with an epitaxial layer ( DEPI ) is provided. In the case of industrial diamonds as a substrate ( D. ), which are drawn from a molten metal as a carbon solvent using a high pressure process, contain these substrates ( D. ) often in particular ferromagnetic impurities in the form of foreign atoms such as iron or nickel, which have a strong magnetic moment. This parasitic magnetic field would make the quantum dots ( NV ) have a massive impact and make them unusable. Furthermore, an isotopically pure diamond made of ¹² carbon atoms is to be preferred, since these also have no magnetic moment. Since an isotopically pure diamond is very expensive, it makes sense to use an isotopically pure epitaxial diamond layer ( DEPI ) to grow on the surface of an industrial diamond. The thickness of this epitaxial layer ( DEPI ) was not examined in detail by the authors. Several µm appear appropriate. Depending on the type of substrate ( D. ) attempts to minimize the thickness of the epitaxial layer ( DEPI ) with different layer thicknesses of the epitaxial layer ( DEPI ) can be undertaken in order to determine the optimum layer thickness for the application. The epitaxial layer is preferred ( DEPI ) in the case of an epitaxial diamond layer on diamond as substrate ( D. ) isotopically pure. During the deposition, for example with a CVD process, the material of the epitaxial layer ( DEPI ) are specifically doped with foreign atoms, for example with sulfur, in order to achieve a favorable position of the Fermi level and the yield of the quantum dots ( NV ) during their production. More on this later.

Ein Quantenbit (QUB) im Sinne dieser Offenlegung umfasst zumindest einen Quantenpunkt (NV) mit einem Quantenpunkttyp. Der Quantenpunkttyp bestimmt, von welcher Art der Quantenpunkt ist. Ein NV-Zentrum ist in diesem Sinne beispielsweise ein anderer Quantenpunkttyp als ein SiV-Zentrum. Bei dem Quantenpunkt (NV) handelt es sich bevorzugt um ein paramagnetisches Zentrum bevorzugt in einem Einkristall ausbevorzugt magnetisch neutralen Atomen. Ganz besonders bevorzugt handelt es sich um ein Farbzentrum in einem Kristall als Substrat (D). Aufgrund der unmagnetischen Eigenschaften ist ein Diamantkristall bevorzugt, der wiederum bevorzugt isotopenrein ist. Aus Silizium sind aber auch Farbzentren bekannt. Silizium ist aber weniger geeignet. Auch wenn hier auf NV-Zentren in Diamant fokussiert wird, sind andere Kombinationen aus Farbzentren und Kristallen und Materialien mit umfasst, sofern sie geeignet sind. Bevorzugt besteht der Diamantkristall aus ¹²C-Isotopen. Bevorzugt weist der Diamantkristall im Bereich des Quantenpunkts (NV) keine weiteren Störungen auf. Bei dem Quantenpunkt handelt es sich bevorzugt um ein NV-Zentrum (NV). Andere Zentren, wie beispielsweise das SiV-Zentrum können auch als Quantenpunkt in Diamant verwendet werden. Wird Silizium als Substrat (D) verwendet, so kommen beispesweise Phosphor-Atome als Quantenpunkte in Frage.A quantum bit ( QUB ) within the meaning of this disclosure includes at least one quantum dot ( NV ) with a quantum dot type. The quantum dot type determines what type the quantum dot is. In this sense, an NV center is, for example, a different quantum dot type than a SiV center. At the quantum dot ( NV ) it is preferably a paramagnetic center, preferably in a single crystal, from preferably magnetically neutral atoms. A color center in a crystal as a substrate is particularly preferred ( D. ). Because of its non-magnetic properties, a diamond crystal is preferred, which in turn is preferably isotopically pure. Color centers are also known from silicon. However, silicon is less suitable. Even if the focus here is on NV centers in diamond, other combinations of color centers and crystals and materials are also included if they are suitable. The diamond crystal preferably consists of ¹² C isotopes. The diamond crystal preferably has in the region of the quantum dot ( NV ) no further disturbances. The quantum dot is preferably an NV center ( NV ). Other centers, such as the SiV center, can also be used as a quantum dot in diamond. If silicon is used as a substrate ( D. ) used so Phosphorus atoms can be used as quantum dots, for example.

Um weniger geeignete Materialien für das Substrat (D) verwenden zu können, beispielsweise Industriediamanten, wird bevorzugt, aber nicht notwendigerweise die epitaktische Schicht (DEPI), sofern vorhanden, auf dem Substrat (D) beispielsweise mittels CVD-Abscheidung aufgebracht.To avoid less suitable materials for the substrate ( D. ), such as industrial diamonds, is preferred but not necessarily the epitaxial layer ( DEPI ), if present, on the substrate ( D. ) applied for example by means of CVD deposition.

Entscheidend ist nun die Kombination mit einer Vorrichtung, die zur Erzeugung eines zirkular polarisierten elektromagnetischen Strahlungsfeldes, insbesondere eines zirkular polarisierten Mikrowellenfeldes (B_MW), am Ort des Quantenpunkts (NV) geeignet ist. Im Stand der Technik werden hierzu in der Regel makroskopische Spulen eingesetzt. Diese Technik hat den Vorteil, dass das Feld einer Helmholzspule sehr gut berechnet werden kann und sehr homogen ist. Der Nachteil einer solchen Technik ist jedoch, dass das zirkularpolarisierte elektromagnetisch Wellenfeld mehrere, typischerweise im Vergleich zur Wellenlänge des zirkularpolarisierten Wellenfeldes dicht beieinanderliegende Quantenpunkte (NV) beeinflusst. Im Stand der Technik beeinflussen diese Einrichtungen, die typischerweise zur Einstrahlung einer Mikrowellenstrahlung in den Quantenpunkt benutzt werden, in der Regel gleich alle Quantenpunkte der Vorrichtung in gleicher Weise. Dies wird bei dem hier vorgelegten Vorschlag vermieden. Hier werden die Quantenpunkte im Nahfeld einer elektrischen Leitung (LH, IV) platziert.The decisive factor is the combination with a device that is used to generate a circularly polarized electromagnetic radiation field, in particular a circularly polarized microwave field (B _MW ), at the location of the quantum dot ( NV ) suitable is. In the prior art, macroscopic coils are generally used for this purpose. This technique has the advantage that the field of a Helmholz coil can be calculated very well and is very homogeneous. The disadvantage of such a technique, however, is that the circularly polarized electromagnetic wave field has several quantum dots, typically close together compared to the wavelength of the circularly polarized wave field ( NV ) influences. In the prior art, these devices, which are typically used for irradiating microwave radiation into the quantum dot, generally influence all quantum dots of the device in the same way. This is avoided in the proposal presented here. Here the quantum dots in the near field of an electrical line ( LH , IV ) placed.

Eine solche Vorrichtung ist in 1 dargestellt.Such a device is in 1 shown.

Das Substrat (D) und/oder die ggf. vorhandene epitaktische Schicht (DEPI) weisen eine Oberfläche (OF) auf. Im Sinne dieser Offenlegung liegen Leitungen (LH, LV) und deren Isolationsschichten (IS) in der Regel oberhalb der Oberfläche (OF).The substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) have a surface ( OF ) on. For the purposes of this disclosure, lines ( LH , LV ) and their insulation layers ( IS ) usually above the surface ( OF ).

Der Quantenpunkt (NV) ist, wie beschrieben, bevorzugt ein paramagnetisches Zentrum (NV) als Quantenpunkt (NV) in dem Substrat (D) und/oder in der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) platziert. Bevorzugt handelt es sich bei dem Substrat um Diamant und bei dem Quantenpunkt (NV) umd ein NV-Zentrum oder ein ST1-Zentrum oder ein L2-Zentrum.The quantum dot ( NV ) is, as described, preferably a paramagnetic center ( NV ) as a quantum dot ( NV ) in the substrate ( D. ) and / or in the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) placed. The substrate is preferably diamond and the quantum dot ( NV ) and an NV center or an ST1 center or an L2 center.

Für die Beschreibung der Geometrie ist es notwendig, den Abstand (d1) zwischen dem Quantenpunkt (NV) und der Oberfläche (OF) und den dort befindlichen Vorrichtungen zum Manipulieren und Verschränken des Quantenpunkts (NV) mit anderen Quantenobjekten präzise beschreiben zu können.For the description of the geometry it is necessary to use the distance ( d1 ) between the quantum dot ( NV ) and the surface ( OF ) and the devices located there for manipulating and entangling the quantum dot ( NV ) to be able to describe precisely with other quantum objects.

Zu diesem Zweck wird ein gedachtes Lot längs einer gedachten Lot-Linie (LOT) vom Ort des Quantenpunkts (NV) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder zur Oberfläche (OF) der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) eingeführt, das längs dieser gedachten Lot-Linie (LOT) gefällt werden kann. Die gedachte Lot-Linie (LOT) durchstößt dann virtuell die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem Lotpunkt (LOTP).For this purpose, an imaginary plumb line is drawn along an imaginary plumb line ( LOT ) from the location of the quantum dot ( NV ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or to the surface ( OF ) of the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) introduced along this imaginary plumb line ( LOT ) can be felled. The imaginary plumb line ( LOT ) then virtually penetrates the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a plumb point ( LOTP ).

Die Vorrichtung, die zur Erzeugung eines zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfeldes, insbesondere eines zirkular polarisierten Mikrowellenfeldes (B_MW), geeignet ist, befindet sich dann bevorzugt auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) und zwar in der Nähe des Lot-Punktes (LOTP) oder am Lot-Punkt (LOTP). Hierbei bedeutet Nähe, dass die Vorrichtung so nahe am Quantenpunkt (NV) platziert ist, dass diese den Quantenpunkt (NV) bestimmungsgemäß so beeinflussen kann, dass die quantenmechanischen Operationen in endlicher Zeit möglich sind, so dass genügend Operationen durchgeführt werden können, bevor die Kohärenz versagt. Bevorzugt befindet sich die Vorrichtung also genau über dem Quantenpunkt (NV) auf der Oberfläche (OF) am Lot-Punkt (LOTP).The device that is suitable for generating a circularly polarized electromagnetic wave field, in particular a circularly polarized microwave field (B _MW ), is then preferably located on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) in the vicinity of the plumb point ( LOTP ) or at the plumb point ( LOTP ). Here, proximity means that the device is so close to the quantum dot ( NV ) is placed that this is the quantum dot ( NV ) can influence as intended in such a way that the quantum mechanical operations are possible in a finite time, so that enough operations can be carried out before the coherence fails. The device is therefore preferably located exactly above the quantum dot ( NV ) on the surface ( OF ) at the plumb point ( LOTP ).

Ein zweites Merkmal betrifft nun die konkrete Ausgestaltung dieser Vorrichtung, die zur Erzeugung eines zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfeldes, insbesondere eines zirkular polarisierten Mikrowellenfeldes (B_MW), geeignet ist. Es wird vorgeschlagen, die Vorrichtung in Form einer horizontalen Leitung (LH) und einer vertikalen Leitung (LV) zu realisieren. Hierbei sollen die Begriffe „horizontal“ und „vertikal“ eher als Teil eines Namens für bestimmte Begrifflichkeiten verstanden werden. Später werden zugehörige horizontale und vertikale Ströme eingeführt, die diesen Leitungen zugeordnet sind.A second feature now relates to the specific configuration of this device, which is suitable for generating a circularly polarized electromagnetic wave field, in particular a circularly polarized microwave field (B _MW ). It is proposed that the device be in the form of a horizontal duct ( LH ) and a vertical pipe ( LV ) to realize. The terms “horizontal” and “vertical” should be understood as part of a name for certain terms. Associated horizontal and vertical currents associated with these lines will be introduced later.

Die horizontale Leitung (LH) und die vertikale Leitung (LV) befinden sich nun, da sie ja die besagte Vorrichtung darstellen, auf der Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder auf der Oberfläche (OF) der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI). Die horizontale Leitung (LH) und die vertikale Leitung (LV) kreuzen sich in der Nähe des Lot-Punktes (LOTP) oder am Lot-Punkt (LOTP) in einem von null verschiedenen Kreuzungswinkel (α). Bevorzugt ist der Kreuzungswinkel (α) ein rechter Winkel von 90° bzw. π/2. Die horizontale Leitung (LH) und die vertikale Leitung (LV) besitzen bevorzugt einen Winkel von 45° gegenüber der Achse der des Quantenpunkts (NV), insbesondere des NV-Zentrums (NV), um die Magnetfeldlinien der horizontalen Leitung und der vertikalen Leitung (LV) zu addieren. Hierzu werden bevorzugt (111), (100) oder (113) Diamanten verwendet. Zu diesen kristallografischen Oberflächennormalenrichtungen sind die Richtungen des NV-Zentrums 53° geneigt.The horizontal line ( LH ) and the vertical line ( LV ) are now, since they represent the said device, on the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or on the surface ( OF ) of the epitaxial layer that may be present ( DEPI ). The horizontal line ( LH ) and the vertical line ( LV ) cross near the plumb point ( LOTP ) or at the plumb point ( LOTP ) at a non-zero crossing angle ( α ). The crossing angle is preferred ( α ) a right angle of 90 ° or π / 2. The horizontal line ( LH ) and the vertical line ( LV ) preferably have an angle of 45 ° to the axis of the quantum dot ( NV ), especially the NV center ( NV ) to move the magnetic field lines of the horizontal line and the vertical line ( LV ) to add. For this purpose are preferred ( 111 ), ( 100 ) or ( 113 ) Diamonds are used. The directions of the NV center are inclined 53 ° to these crystallographic surface normal directions.

Es ist sinnvoll, dass die horizontale Leitung (LH) von der vertikalen Leitung (LV) elektrisch isoliert ist. Bevorzugt ist die horizontale Leitung (LH) von der vertikalen Leitung (LV) mittels einer elektrischen Isolation (IS) elektrisch isoliert. In den im Folgenden beschriebenen Betriebsverfahren wird „grünes Licht“ zum Zurücksetzen der Quantenpunkte (NV) verwendet. Der Begriff „grünes Licht“ ist hier funktional zu verstehen. Werden andere Farbzentren als NV-Zentren in Diamant verwendet, so kann Licht bzw. elektromagnetische Strahlung anderer Wellenlängen verwendet werden, dass dann hier aber auch als „grünes Licht“ bezeichnet wird. Damit dieses grüne Licht die Quantenpunkte erreichen kann, sollte die Struktur der horizontalen Leitung (LH) und der vertikalen Leitung (LV) ein Passieren des grünen Lichts in Richtung auf den jeweiligen Quantenpunkt (NV) zulassen. Alternativ ist ein Zuführen des „grünen Lichts“ von der Rückseite des Substrats (D) denkbar, sodass das „grüne Licht“ die horizontale Leitung (LH) und die vertikale Leitung (LV) nicht passieren muss.It makes sense that the horizontal line ( LH ) from the vertical pipe ( LV ) is electrically isolated. The horizontal line is preferred ( LH ) from the vertical pipe ( LV ) by means of electrical insulation ( IS ) electrically isolated. In the operating procedures described below, the "green light" is given to reset the quantum dots ( NV ) is used. The term “green light” is to be understood here functionally. If color centers other than NV centers are used in diamond, light or electromagnetic radiation of other wavelengths can be used, which is then also referred to as “green light”. In order for this green light to reach the quantum dots, the structure of the horizontal line ( LH ) and the vertical line ( LV ) a passing of the green light in the direction of the respective quantum dot ( NV ) allow. Alternatively, the "green light" can be supplied from the back of the substrate ( D. ) conceivable, so that the "green light" the horizontal line ( LH ) and the vertical line ( LV ) does not have to happen.

Eine weitere einfache Möglichkeit ist es, wenn die horizontale Leitung (LH) und/oder die vertikale Leitung (LV) für „grünes Licht“ transparent ist. Hierzu umfassen insbesondere die horizontale Leitung (LH) und/oder die vertikale Leitung (LV) ein elektrisch leitendes und optisch für grünes Licht transparentes Material. Insbesondere ist die Verwendung von Indium-Zinn-Oxid (gebräuchliche Abkürzung ITO) zu empfehlen.Another easy option is if the horizontal line ( LH ) and / or the vertical line ( LV ) is transparent for "green light". This includes in particular the horizontal line ( LH ) and / or the vertical line ( LV ) an electrically conductive material that is optically transparent to green light. In particular, the use of indium tin oxide (common abbreviation ITO ) to recommend.

Ebenso ist es denkbar, dass die horizontale Leitung (LH) und/oder die vertikale Leitung (LV) aus Material gefertigt werden, dass bei unterschreiten einer kritischen Temperatur, der Sprungtemperatur (T_c) supraleitend wird. Typischerweise sind Supraleiter nicht transparent. Sofern das Licht von der Oberseite zugeführt werden soll können statt der Verwendung von ITO in der horizontalen Leitung (LH) und/oder der vertikalen Leitung (LV) auch Öffnungen vorgesehen werden, um das Licht passieren zu lassen. Aufgrund der kleinen Dimensionen ist dies aber nur sehr eingeschränkt möglich. Auch ist es denkbar, die horizontale Leitung (LH) und/oder die vertikale Leitung (LV) als abschnittsweise zusammengesetzt aus mehreren, parallelgeführten Leitungen zu fertigen. Die Einführung von Öffnungen und/oder das Parallelführen mehrerer Leitungen ist bei Verwendung von Supraleitern für die Herstellung der horizontalen Leitung (LH) und/oder der vertikalen Leitung (LV) insbesondere deswegen wichtig, um ein sogenanntes Pinning zu verhindern. Dies dient dazu, ein Einfrieren von Flussquanten zu verhindern und damit ein komplettes magnetisches Zurücksetzen zu ermöglichen.It is also conceivable that the horizontal line ( LH ) and / or the vertical line ( LV ) are made of material that when falling below a critical temperature, the transition temperature (T _c ) becomes superconducting. Typically, superconductors are not transparent. Unless the light is to be supplied from the top, instead of using ITO in the horizontal line ( LH ) and / or the vertical line ( LV ) openings are also provided to allow light to pass through. Due to the small dimensions, this is only possible to a very limited extent. It is also conceivable to use the horizontal line ( LH ) and / or the vertical line ( LV ) as assembled in sections from several parallel lines. The introduction of openings and / or the parallel routing of several lines is when using superconductors for the production of the horizontal line ( LH ) and / or the vertical line ( LV ) especially important to prevent so-called pinning. This serves to prevent flux quanta from freezing and thus to enable a complete magnetic reset.

Wie bereits beschrieben weist das vorgeschlagene Quantenbit (QUB) eine Oberfläche (OF) mit der horizontalen Leitung (LH) und mit der vertikalen Leitung (LV) auf. Ebenso weist das vorgeschlagene Quantenbit (QUB) eine der Oberfläche (OF) gegenüberliegende Unterseite (US) auf. Eine weitere Möglichkeit, den Lichtzugang zum Quantenbit zu gewährleisten ist, das Quantenbit (QUB) so zu montieren, dass die Unterseite (US) des Quantenbits (QUB) mit „grünem Licht“ so bestahlt werden kann, dass das „grüne Licht“ den Quantenpunkt (NV) erreichen und beeinflussen kann.As already described, the proposed quantum bit ( QUB ) a surface ( OF ) with the horizontal line ( LH ) and with the vertical line ( LV ) on. Likewise, the proposed quantum bit ( QUB ) one of the surface ( OF ) opposite bottom (US). Another way to ensure light access to the quantum bit is to use the quantum bit ( QUB ) so that the bottom (US) of the quantum bit ( QUB ) can be irradiated with "green light" in such a way that the "green light" is the quantum dot ( NV ) can achieve and influence.

In den hier diskutierten Beispielen wird bevorzugt auf Substrate (D) aus Diamant eingegangen, was bereits eine bevorzugte Klasse von Quantenpunkttypen festlegt. Des Weiteren wird angenommen, dass ein Quantenpunkt (NV) bevorzugt ein paramagnetisches Zentrum (NV) ist. Auch wird angenommen, dass das Substrat (D) Diamant umfasst und ein Quantenpunkt (NV) ein NV-Zentrum ist. Die Erfindung ist hierauf aber nicht beschränkt. In dieser Schrift wird für den Begriff Quantenpunt (NV) und den Begriff (paramagnetisches Zentrum (NV) und den Begriff NV-Zentrum (NV) stets das gleiche Bezugszeichen (NV) der Obermenge Quantenpunkt (NV) verwendet. Wie oben bereits beschrieben, können andere Substrate (D) aus anderen Materialien mit anderen Zentren verwendet werden, die somit wiederum andere Quantenobjekttypen definieren. Auch können andere Farbzentren in Diamant verwendet werden, die wiederum andere Quantenobjekttypen definieren. In the examples discussed here, preference is given to substrates ( D. ) made of diamond, which already defines a preferred class of quantum dot types. Furthermore it is assumed that a quantum dot ( NV ) prefers a paramagnetic center ( NV ) is. It is also assumed that the substrate ( D. ) Includes diamond and a quantum dot ( NV ) is an NV center. However, the invention is not restricted to this. In this document, the term quantum point ( NV ) and the term (paramagnetic center ( NV ) and the term NV center ( NV ) always the same reference number ( NV ) the superset quantum dot ( NV ) is used. As already described above, other substrates ( D. ) made of other materials with other centers, which in turn define other quantum object types. Other color centers can also be used in diamond, which in turn define other quantum object types.

Die Wellenlängen und Frequenzen müssen dann ggf. angepasst werden. Hier wird beispielhaft bevorzugt ein System mit NV-Zentren in Diamant beschrieben.The wavelengths and frequencies must then be adjusted if necessary. A system with NV centers in diamond is preferably described here as an example.

Stattdessen ist es somit auch denkbar, dass das Substrat (D) Diamant umfasst und ein Quantenpunkt (NV) ein SiV-Zentrum oder ein ST1-Zentrum oder ein L2-Zentrum ist.Instead, it is therefore also conceivable that the substrate ( D. ) Includes diamond and a quantum dot ( NV ) is a SiV center or an ST1 center or an L2 center.

Allgemein kommen andere Farbzentren und Störstellen und Gitterfehler in Diamant somit auch in Frage. Verschiedene Ergebnisse deuten darauf hin, dass, wenn das Substrat (D) Diamant umfasst, der der Quantenpunkt (NV) bevorzugt eine Fehlstelle (Englisch Vacancy) umfassen sollte. Entsprechend sollte der Quantenpunkt (NV) in Diamant als Substrat (D) beispielsweise dann ein Si-Atom oder ein Ge-Atom oder ein N-Atom oder ein P-Atom oder ein As-Atom oder ein Sb-Atom oder ein Bi-Atom oder ein Sn-Atom oder ein Mn-Atom oder ein F-Atom oder ein anderes Atom, das in Diamant ein Farbzentrun mit einem paramagnetischen Verhalten erzeugt, umfassen.In general, other color centers and imperfections and lattice defects in diamond are therefore also possible. Various results suggest that if the substrate ( D. ) Includes diamond, which is the quantum dot ( NV ) should preferably include a vacancy. Accordingly, the quantum dot ( NV ) in diamond as substrate ( D. ) for example then a Si atom or a Ge atom or an N atom or a P atom or an As atom or an Sb atom or a Bi atom or a Sn atom or an Mn atom or an F. -Atom or any other atom that produces a color center with paramagnetic behavior in diamond.

Später werden in dieser Offenlegung noch Kernquantenbits (CQUB) mit Kernquantenpunkten (CI) beschrieben. Um diese zusammen mit einem NV-Zentrum (NV) in Diamant als Substrat (D) zu fertigen, ist es sinnvoll, wenn der betreffende Quantenpunkt (NV) ein NV-Zentrum mit einem ¹⁵N Isotop als Stickstoffatom oder mit einem ¹⁴N Isotop als Stickstoffatom ist. Dabei wird die Verwendung eines ¹⁵N Isotops besonders bevorzugt. Auch ist es denkbar, isotopenreine ¹²C-Diamanten zu verwenden und in der Nähe, also im Wirkungsbereich des Quantenpunkts (NV) ein oder mehrere ¹³C-Kolenstoff-Isotope zu implantieren oder abzuscheiden oder zu platzieren. Ganz besonderes bevorzugt werden 10-100 dieser ¹³C-Isotope dort platziert. Nähe ist hier so zu verstehen ist, dass das Magnetfeld des Kernspins des einen oder der mehreren¹³C-Atome den Spin einer Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV) beeinflussen können und dass der Spin der Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV) den Kernspin eines oder mehrerer dieser ¹³C-Isotope beeinflussen kann. Damit wird ein Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) möglich.Later in this disclosure, core quantum bits ( CQUB ) with nuclear quantum dots ( CI ) described. To do this together with an NV center ( NV ) in diamond as substrate ( D. ), it makes sense if the Quantum dot ( NV ) is an NV center with a ¹⁵ N isotope as nitrogen atom or with a ¹⁴ N isotope as nitrogen atom. The use of a ¹⁵ N isotope is particularly preferred. It is also conceivable to use isotopically pure ¹² C-diamonds and close, i.e. in the area of action of the quantum dot ( NV ) to implant or deposit or place one or more ¹³ C-Kolenstoff isotopes. 10-100 of these ¹³ C isotopes are particularly preferably placed there. Proximity is to be understood here in such a way that the magnetic field of the nuclear spin of the one or more ¹³ C atoms corresponds to the spin of an electron configuration of the quantum dot ( NV ) and that the spin of the electron configuration of the quantum dot ( NV ) can influence the nuclear spin of one or more of these ¹³ C isotopes. This creates a nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) possible.

Ganz allgemein kann somit ein Quantenbit (QUB) definiert werden, bei dem der Quantenpunkttyp des Quantenbits (QUB) dadurch gekennzeichnet ist, dass das Substrat (D) ein Diamant-Material umfasst und ein oder mehrere Isotope mit einem Kernspin in der Nähe des Quantenpunkts (NV) angeordnet ist. Hierbei ist Nähe dann wieder so zu verstehen ist, dass das Magnetfeld des Kernspins des einen oder der mehreren Isotope den Spin einer Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV) beeinflussen können und dass der Spin der Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV) den Kernspin eines oder mehrerer dieser Isotope beeinflussen kann.In general, a quantum bit ( QUB ) where the quantum dot type of the quantum bit ( QUB ) is characterized in that the substrate ( D. ) comprises a diamond material and one or more isotopes with a nuclear spin near the quantum dot ( NV ) is arranged. Here, proximity is to be understood in such a way that the magnetic field of the nuclear spin of the one or more isotopes corresponds to the spin of an electron configuration of the quantum dot ( NV ) and that the spin of the electron configuration of the quantum dot ( NV ) can influence the nuclear spin of one or more of these isotopes.

Da isotopenreine Diamanten extrem teuer sind, ist es sinnvoll wenn der Quantenpunkttyp des Quantenbits dadurch gekennzeichnet ist, dass das Substrat (D) ein Diamant-Material umfasst und dass das Diamant-Material eine epitaktisch aufgewachsene isotopenreine Schicht aus ¹²C-Isotopen umfasst. Diese kann beispielsweise mittels CVD und anderen Abscheidemethoden auf der ursprünglichen Oberfläche des Diamanten abgeschieden werden.Since isotopically pure diamonds are extremely expensive, it makes sense if the quantum dot type of the quantum bit is characterized by the fact that the substrate ( D. ) comprises a diamond material and that the diamond material comprises an epitaxially grown isotope-pure layer of ¹² C isotopes. This can be deposited on the original surface of the diamond, for example by means of CVD and other deposition methods.

Für die Funktionstüchtigkeit der NV-Zentren (NV) in einem Diamanten als Substrat (D) ist es wichtig, dass das Substrat (D), also der Diamant, in der Nähe des NV-Zentrums (NV) n-dotiert ist, damit sich das NV-Zentrum mit hoher Wahrscheinlichkeit in einem negativ geladenen Zustand befindet, da es die überschüssigen Elektronen einfängt. Diese Erkenntnis ist eine der wesentlichsten, die Produzierbarkeit des hier vorgelegten Vorschlags sicherzustellen. Um den Quantenpunkt (NV) unabhängig vom Substrat und vom verwendeten paramagnetischen Zentrum (NV) bzw. unabhängig vom als Quantenpunkt (NV) verwendeten Quantenpunkttyp nicht zu stören sollten verwendete Dotierstoffe keinen Kernspin oder nur einen unwesentlichen Kernspin aufweisen. Für NV-Zentren in Diamant ist eine Dotierung im Bereich des Quantenpunkts (NV) mit kernspinfreiem und zwar insbesondere mit ³²S-Isotopen zu empfehlen, da diese sich bewährt haben. Ganz allgemein sollen somit im Bereich des Quantenpunkts (NV) kernspinfreie Isotopen zur Dotierung verwendet werden. Der Begriff „Bereich“ ist hierbei als Wirkungsbereich für eine direkte oder indirekte Wechselwirkung zu verstehen. Eine direkte Wechselwirkung erfolgt dabei von einem Quantenobjekt - z.B. einem Quantenpunkt -direkt zu dem anderen Quantenobjekt -z.B. einem anderen Quantenpunkt -. Eine indirekte Wechselwirkung erfolgt unter Zuhilfenahme zumindest eines weiteren Quantenobjekts - z.B. eines dritten Quantenpunkts -. Hierzu sei auf die im Folgenden später beschriebenen Ausführungen zum „Quantenbus“ verwiesen. Bevorzugt befindet sich der Quantenpunkt (NV) in einem mehr oder weniger vorgegebenen ersten Abstand (d1) längs der virtuellen Lot-Linie (LOT) unter der Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI). Bevorzugt beträgt dieser erste Abstand (d1) 2 nm bis 60 nm beträgt und/oder besser 5 nm bis 30 nm beträgt und/oder 10 nm bis 20 nm, wobei insbesondere ein erster Abstand (d1) von 5 nm bis 30 nm bevorzugt ist.For the functionality of the NV centers ( NV ) in a diamond as a substrate ( D. ) it is important that the substrate ( D. ), i.e. the diamond, near the NV center ( NV ) is n-doped so that the NV center is in a negatively charged state with a high degree of probability, since it traps the excess electrons. This knowledge is one of the most essential to ensure the producibility of the proposal presented here. Around the quantum dot ( NV ) independent of the substrate and the paramagnetic center used ( NV ) or independently of as a quantum dot ( NV ) not to disturb the quantum dot type used, dopants used should have no nuclear spin or only an insignificant nuclear spin. For NV centers in diamond, doping in the area of the quantum dot ( NV ) with nuclear spin-free, and in particular with ³² S isotopes, is recommended, as these have proven themselves. In general, in the area of the quantum dot ( NV ) nuclear spin-free isotopes are used for doping. The term “area” is to be understood as the area of action for a direct or indirect interaction. A direct interaction takes place here from one quantum object - for example a quantum point - directly to the other quantum object - for example another quantum point. An indirect interaction takes place with the aid of at least one further quantum object - for example a third quantum dot. In this regard, reference is made to the statements on the “quantum bus” described below. The quantum dot is preferably located ( NV ) at a more or less predetermined first distance ( d1 ) along the virtual plumb line ( LOT ) under the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ). This first distance is preferably ( d1 ) Is 2 nm to 60 nm and / or better is 5 nm to 30 nm and / or 10 nm to 20 nm, in particular a first distance ( d1 ) from 5 nm to 30 nm is preferred.

Um die Einkopplung von Steuersignalen des Quantenbits (QUB) in andere Quantenbits (QUB2) einer Vorrichtung zu vermindern oder sogar zu vermeiden, ist es sinnvoll, durch Mikrostreifenleitungen, auch Mikrostrip-Leitungen genannt, die Feldausdehnung auf das Mindestmaß zu reduzieren. Es wird daher hier ein Quantenbit (QUB) vorgeschlagen, bei dem die horizontale Leitung (LH, LH1) und die vertikale Leitung (LV, LV1) jeweils Teil einer jeweiligen Mikrostreifenleitung und/oder Teil einer jeweiligen Tri-Plate-Leitung sind. Im Falle der Verwendung von Mikrostreifenleitungen umfasst dann die vertikale Mikrostreifenleitung eine erste vertikale Abschirmleitung (SV1) und die vertikale Leitung (LV) und die horizontale Mikrostreifenleitung eine erste horizontale Abschirmleitung (SH1) und die horizontale Leitung (LH).To ensure the coupling of control signals of the quantum bit ( QUB ) into other quantum bits ( QUB2 ) To reduce or even avoid a device, it makes sense to use microstrip lines, also called microstrip lines, to reduce the field expansion to the minimum. A quantum bit is therefore used here ( QUB ) is proposed in which the horizontal line ( LH , LH1 ) and the vertical line ( LV , LV1 ) are each part of a respective microstrip line and / or part of a respective tri-plate line. If microstrip lines are used, the vertical microstrip line then comprises a first vertical shielding line ( SV1 ) and the vertical line ( LV ) and the horizontal microstrip line is a first horizontal shield line ( SH1 ) and the horizontal pipe ( LH ).

Im Falle einer Tri-Plate-Leitung umfasst die vertikale Tri-Plate-Leitung eine erste vertikale Abschirmleitung (SV1) und eine zweite vertikale Abschirmleitung (SV2) und die vertikale Leitung (LV). Die vertikale Leitung (LV) verläuft in diesem Falle bevorzugt zumindest teilweise zwischen der ersten vertikalen Abschirmleitung (SV1) und der zweiten vertikalen Abschirmleitung (SV2).In the case of a tri-plate line, the vertical tri-plate line includes a first vertical shielding line ( SV1 ) and a second vertical shielding line ( SV2 ) and the vertical line ( LV ). The vertical line ( LV ) in this case preferably runs at least partially between the first vertical shielding line ( SV1 ) and the second vertical shielding cable ( SV2 ).

Die horizontale Tri-Plate-Leitung umfasst in diesem Fall bevorzugt eine erste horizontale Abschirmleitung (SH1) und eine zweite horizontale Abschirmleitung (SH2) und die horizontale Leitung (LV), die zumindest teilweise zwischen der ersten horizontalen Abschirmleitung (SH1) und der zweiten horizontalen Abschirmleitung (SH2) verläuft.In this case, the horizontal tri-plate line preferably comprises a first horizontal shielding line ( SH1 ) and a second horizontal shielding line ( SH2 ) and the horizontal pipe ( LV ), which are at least partially between the first horizontal shielding line ( SH1 ) and the second horizontal shielding cable ( SH2 ) runs.

Bevorzugt, aber nicht notwendiger Weise ist im Falle der Verwendung von Tri-Plate-Leitungen die Summe der Ströme (ISV1, IV, ISV2) durch die Tri-Plate-Leitung (SV1, LV, SV2) null, wodurch das Magnetfeld dieser Ströme auf den Nahbereich dieser Leitungen begrenzt bleibt.Preferably, but not necessarily, when using tri-plate lines, the sum of the currents ( ISV1 , IV , ISV2 ) through the tri-plate line ( SV1 , LV , SV2 ) zero, whereby the magnetic field of these currents remains limited to the vicinity of these lines.

Diese Begrenzung des Magnetfeldes kann besser definiert werden (Siehe 16). Hierzu wird ein erstes weiteres vertikales Lot längs einer ersten weiteren vertikalen Lot-Linie (VLOT1) parallel zur ersten Lot-Linie (LOT) vom Ort eines ersten virtuellen vertikalen Quantenpunkts (VVNV1) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt. Dieser erste virtuelle vertikale Quantenpunkt (VVNV1) befinde sich nun ebenfalls in dem ersten Abstand (d1) von der Oberfläche (OF) und somit auf der gleichen Tiefe wie der Quantenpunkt (NV). Die erste weitere vertikale Lot-Linie (VLOT1) durchstößt dann die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem ersten weiteren vertikalen Lotpunkt (VLOTP1). Die horizontale Leitung (LH) und die erste vertikale Abschirmleitung (SV1) befinden sich wieder auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI). Die horizontale Leitung (LH) und die erste vertikale Abschirmleitung (SV1) kreuzen sich nun bevorzugt in der Nähe des ersten vertikalen Lot-Punktes (VLOTP1) oder am ersten vertikalen Lot-Punkt (VLOTP1) in dem von Null verschiedenen Kreuzungswinkel (α). Ebenso kann auf der gegenüber liegenden Seite des Quantenpunkts (NV) ein zweites weiteres vertikales Lot längs einer zweiten weiteren vertikalen Lot-Linie (VLOT2) parallel zur ersten Lot-Linie (LOT) vom Ort eines zweiten virtuellen vertikalen Quantenpunkts (VVNV2) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden. Der zweite virtuelle vertikale Quantenpunkt (VVNV2) befindet sich dabei ebenfalls in dem ersten Abstand (d1) von der Oberfläche (OF) unter derselben. Die zweite weitere vertikale Lot-Linie (VLOT2) durchstößt die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem zweiten weiteren vertikalen Lotpunkt (VLOTP2). Die horizontale Leitung (LH) und die zweite vertikale Abschirmleitung (SV2) befinden sich wieder auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI). Die horizontale Leitung (LH) und die zweite vertikale Abschirmleitung (SV2) kreuzen sich in analoger Weise in der Nähe des zweiten vertikalen Lot-Punktes (VLOTP2) oder am zweiten vertikalen Lot-Punkt (VLOTP2) in dem von Null verschiedenen Kreuzungswinkel (α). Die Einzelströme (ISV1, IV, ISV2) durch die einzelnen Leitungen (SV1, LV, SV2) der Triplate-Leitung sind nun bevorzugt so gewählt, dass der Betrag des ersten virtuellen vertikalen magnetischen Flussdichtevektors (B_VVNV1 ) am Ort des ersten virtuellen vertikalen Quantenpunkts (VVNV1) nahezu Null ist und dass der Betrag des zweiten virtuellen vertikalen magnetischen Flussdichtevektors (B_VVNV2 ) am Ort des zweiten virtuellen vertikalen Quantenpunkts (VVNV2) nahezu Null ist und dass der Betrag des magnetischen Flussdichtevektors (B_NV ) am Ort des Quantenpunkts (NV) von Null verschieden ist. Wie leicht zu erkennen ist, ist dies am Ende ein Polynom-Approximationsproblem mit jeder Abschirmleitung parallel zu einer Leitung (LH, LV) mehr kann ein weiterer Abschirmstrom frei gewählt werden und damit die Approximation verbessert werden. Der Nachteil ist, dass hierdurch der Mindestabstand zwischen zwei Quantenbits (QUB1, QUB2) vergrößert wird und dadurch die Koppelfrequenz steigt und damit die Anzahl der durchführbaren Operationen sinkt.This limitation of the magnetic field can be better defined (see 16 ). For this purpose, a first further vertical plumb line is drawn along a first further vertical plumb line ( VLOT1 ) parallel to the first plumb line ( LOT ) from the location of a first virtual vertical quantum dot ( VVNV1 ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) like. This first virtual vertical quantum dot ( VVNV1 ) is now also in the first distance ( d1 ) from the surface ( OF ) and thus at the same depth as the quantum dot ( NV ). The first further vertical plumb line ( VLOT1 ) then penetrates the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a first further vertical plumb point ( VLOTP1 ). The horizontal line ( LH ) and the first vertical shielding line ( SV1 ) are again on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ). The horizontal line ( LH ) and the first vertical shielding line ( SV1 ) now preferably cross in the vicinity of the first vertical plumb point ( VLOTP1 ) or at the first vertical plumb point ( VLOTP1 ) at the non-zero crossing angle ( α ). Likewise, on the opposite side of the quantum dot ( NV ) a second further vertical plumb line along a second further vertical plumb line ( VLOT2 ) parallel to the first plumb line ( LOT ) from the location of a second virtual vertical quantum dot ( VVNV2 ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) be felled. The second virtual vertical quantum dot ( VVNV2 ) is also in the first distance ( d1 ) from the surface ( OF ) under the same. The second further vertical plumb line ( VLOT2 ) pierces the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a second further vertical plumb point ( VLOTP2 ). The horizontal line ( LH ) and the second vertical shielding line ( SV2 ) are again on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ). The horizontal line ( LH ) and the second vertical shielding line ( SV2 ) cross each other in an analogous manner near the second vertical plumb point ( VLOTP2 ) or at the second vertical plumb point ( VLOTP2 ) at the non-zero crossing angle ( α ). The individual streams ( ISV1 , IV , ISV2 ) through the individual lines ( SV1 , LV , SV2 ) of the triplate line are now preferably chosen so that the magnitude of the first virtual vertical magnetic flux density vector ( B _VVNV1 ) at the location of the first virtual vertical quantum dot ( VVNV1 ) is almost zero and that the magnitude of the second virtual vertical magnetic flux density vector ( B _VVNV2 ) at the location of the second virtual vertical quantum dot ( VVNV2 ) is almost zero and that the magnitude of the magnetic flux density vector ( B _NV ) at the location of the quantum dot ( NV ) is different from zero. As can be easily seen, in the end this is a polynomial approximation problem with each shielding line parallel to a line ( LH , LV ) more, a further shielding current can be freely selected and thus the approximation can be improved. The disadvantage is that this reduces the minimum distance between two quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) is increased and thereby the coupling frequency increases and thus the number of operations that can be performed decreases.

In analoger Weise kann die Approximation des Feldes längs der horizontalen Leitung vorgenommen werden. Dabei kann ein erstes weiteres horizontales Lot längs einer ersten weiteren horizontalen Lot-Linie (HLOT1) parallel zur ersten Lot-Linie (LOT) vom Ort eines ersten virtuellen horizontalen Quantenpunkts (VHNV1) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden. Der erste virtuelle horizontale Quantenpunkt (VHNV1) befindet sich in dem ersten Abstand (d1) von der Oberfläche (OF) unter derselben. Die erste weitere horizontale Lot-Linie (VLOT1) durchstößt die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem ersten weiteren horizontalen Lotpunkt (HLOTP1). Die vertikale Leitung (LV) und die erste horizontale Abschirmleitung (SH1) befinden auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI). Die vertikale Leitung (LV) und die erste horizontale Abschirmleitung (SH1) kreuzen sich in der Nähe des ersten horizontalen Lot-Punktes (HLOTP1) oder am ersten horizontalen Lot-Punkt (HLOTP1) in dem von Null verschiedenen Kreuzungswinkel (α). Ein zweites weiteres horizontales Lot kann längs einer zweiten weiteren horizontalen Lot-Linie (HLOT2) parallel zur ersten Lot-Linie (LOT) vom Ort eines zweiten virtuellen horizontalen Quantenpunkts (VHNV2) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden. Der zweite virtuelle horizontale Quantenpunkt (VHNV2) befindet sich in dem ersten Abstand (d1) von der Oberfläche (OF) unter derselben. Die zweite weitere horizontale Lot-Linie (HLOT2) durchstößt die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem zweiten weiteren horizontalen Lotpunkt (HLOTP2). Die vertikale Leitung (LV) und die zweite horizontale Abschirmleitung (SH2) befinden sich auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI). Die vertikale Leitung (LV) und die zweite horizontale Abschirmleitung (SH2) kreuzen sich in der Nähe des zweiten horizontalen Lot-Punktes (HLOTP2) oder am zweiten horizontalen Lot-Punkt (HLOTP2) in dem von Null verschiedenen Kreuzungswinkel (α). Die Einzelströme (ISH1, IH, ISH2) durch die einzelnen Leitungen (SH1, LH, SH2) der Triplate-Leitung sind auch hier dabei so gewählt, dass der Betrag des ersten virtuellen horizontalen magnetischen Flussdichtevektors (B_VHNV1 ) am Ort des ersten virtuellen horizontalen Quantenpunkts (VHNV1) nahezu Null ist und dass der Betrag des zweiten virtuellen horizontalen magnetischen Flussdichtevektors (B_vHNV2 ) am Ort des zweiten virtuellen horizontalen Quantenpunkts (VHNV2) nahezu Null ist und dass der Betrag des magnetischen Flussdichtevektors (B_NV ) am Ort des Quantenpunkts (NV) von Null verschieden ist.In an analogous manner, the field can be approximated along the horizontal line. A first additional horizontal plumb line can be placed along a first additional horizontal plumb line ( HLOT1 ) parallel to the first plumb line ( LOT ) from the location of a first virtual horizontal quantum dot ( VHNV1 ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) be felled. The first virtual horizontal quantum dot ( VHNV1 ) is in the first distance ( d1 ) from the surface ( OF ) under the same. The first further horizontal plumb line ( VLOT1 ) pierces the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a first further horizontal plumb point ( HLOTP1 ). The vertical line ( LV ) and the first horizontal shielding line ( SH1 ) are located on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ). The vertical line ( LV ) and the first horizontal shielding line ( SH1 ) intersect near the first horizontal plumb point ( HLOTP1 ) or at the first horizontal plumb point ( HLOTP1 ) at the non-zero crossing angle ( α ). A second additional horizontal plumb line can be placed along a second additional horizontal plumb line ( HLOT2 ) parallel to the first plumb line ( LOT ) from the location of a second virtual horizontal quantum dot ( VHNV2 ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) be felled. The second virtual horizontal quantum dot ( VHNV2 ) is in the first distance ( d1 ) from the surface ( OF ) under the same. The second further horizontal plumb line ( HLOT2 ) pierces the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a second further horizontal plumb point ( HLOTP2 ). The vertical line ( LV ) and the second horizontal shielding line ( SH2 ) are on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ). The vertical line ( LV ) and the second horizontal shielding line ( SH2 ) cross near the second horizontal plumb point ( HLOTP2 ) or at the second horizontal plumb point ( HLOTP2 ) at the non-zero crossing angle ( α ). The individual streams ( ISH1 , IH , ISH2 ) through the individual lines ( SH1 , LH , SH2 ) of the triplate line are chosen so that the amount of the first virtual horizontal magnetic flux density vector ( B _VHNV1 ) at the location of the first virtual horizontal quantum dot ( VHNV1 ) is almost zero and that the magnitude of the second virtual horizontal magnetic flux density vector ( B _vHNV2 ) at the location of the second virtual horizontal quantum dot ( VHNV2 ) is almost zero and that the magnitude of the magnetic flux density vector ( B _NV ) at the location of the quantum dot ( NV ) is different from zero.

Um erzeugte Fotoelektronen absaugen zu können, ist es sinnvoll wenn im Bereich oder in der Nähe des Lotpunkts (LOTP) das Substrat (D) mittels zumindest eines ersten horizontalen ohmschen Kontakts (KH11) mit der ersten horizontalen Abschirmleitung (SH1) verbunden ist und /oder wenn im Bereich oder in der Nähe des Lotpunkts (LOTP) das Substrat (D) mittels zumindest eines zweiten horizontalen ohmschen Kontakts (KH12) mit der zweiten horizontalen Abschirmleitung (SH2) verbunden ist und /oder wenn im Bereich oder in der Nähe des Lotpunkts (LOTP) das Substrat (D) mittels zumindest eines ersten vertikalen ohmschen Kontakts (KV11) mit der ersten vertikalen Abschirmleitung (SV1) verbunden ist und /oder wenn im Bereich oder in der Nähe des Lotpunkts (LOTP) das Substrat (D) mittels zumindest eines zweiten vertikalen ohmschen Kontakts (KV12) mit der zweiten vertikalen Abschirmleitung (SV2) verbunden ist und/oder wenn im Bereich oder in der Nähe des Lotpunkts (LOTP) das Substrat (D) mittels zumindest eines zweiten vertikalen ohmschen Kontakts (KV12) mit einer Absaugleitung verbunden ist. Bevorzugt umfasst ein ohmscher Kontakt (KV11, KV12, KH11, KH12) Titan. Die Verwendung anderer ohmscher Kontakte ist möglich.In order to be able to extract the generated photoelectrons, it is useful if in the area or near the solder point ( LOTP ) the substrate ( D. ) by means of at least one first horizontal ohmic contact ( KH11 ) with the first horizontal shielding cable ( SH1 ) is connected and / or if in the area or near the plumb point ( LOTP ) the substrate ( D. ) by means of at least one second horizontal ohmic contact ( KH12 ) with the second horizontal shielding cable ( SH2 ) is connected and / or if in the area or near the plumb point ( LOTP ) the substrate ( D. ) by means of at least one first vertical ohmic contact ( KV11 ) with the first vertical shielding cable ( SV1 ) is connected and / or if in the area or near the plumb point ( LOTP ) the substrate ( D. ) by means of at least one second vertical ohmic contact ( KV12 ) with the second vertical shielding cable ( SV2 ) is connected and / or if in the area or near the plumb point ( LOTP ) the substrate ( D. ) by means of at least one second vertical ohmic contact ( KV12 ) is connected to a suction line. Preferably an ohmic contact comprises ( KV11 , KV12 , KH11 , KH12 ) Titanium. The use of other ohmic contacts is possible.

Erfindungsgemäßes Kernquantenbit (CQUB)Core Quantum Bit According to the Invention (CQUB)

Der nun folgende Abschnitt ist in seinem Kern eine Wiederholung des vorhergehenden Abschnitts mit dem Unterschied, dass das Quantenbit nun strukturell nicht auf Elektronenspins, sondern auf Kernspins basiert. Wie bereits erwähnt können u.a. ¹³C-Isotope im Falle eines Diamant-Substrats Verwendung finden. Wichtig ist hier das die ¹³C-Isotope möglichst nahe an die Quantenpunkte in Form der NV-Zentren im Herstellungsprozess gebracht werden können und unterschiedliche Positionen zum Quantnpunkt, also z.B. einem NV-Zentrum, einnehmen. Man kann dabei sehr viele ¹³C-Isotope implantieren da sie sich gegenzeitig nicht stören. Im Gegensatz zu elektrischen Spins der Elektronenkonfigurationen der Quantenpunkte, die eine lange Reichweite haben, haben der Kernspins der Kernquantenpunkte nur eine sehr kurze Reichweite. Daher ist es bevorzugt, eine Verbindung zwischen Kernquantenpunkten über Quantenpunkte herzustellen. Dies wird durch den später beschriebenen Quantenbus (QUBUS) vorgenommen.The core of the following section is a repetition of the previous section with the difference that the quantum bit is now structurally based not on electron spins but on nuclear spins. As already mentioned, ¹³ C isotopes can be used in the case of a diamond substrate. It is important here that the ¹³ C isotopes can be brought as close as possible to the quantum dots in the form of NV centers in the manufacturing process and that they take up different positions relative to the quantum point, e.g. an NV center. You can implant a large number of ¹³ C isotopes because they do not interfere with each other. In contrast to the electrical spins of the electron configurations of the quantum dots, which have a long range, the nuclear spins of the nuclear quantum dots only have a very short range. Therefore, it is preferable to make a connection between nuclear quantum dots via quantum dots. This is made possible by the quantum bus ( QUBUS ) performed.

Um geeignete Strukturen herzustellen, kann man beispielsweise Hepteamin oder eine andere geeignete Kohlenstoffverbindung mit einem Stickstoffatom implantieren. Geeignet gefertigtes Heptamin kann ein N-Stickstoff-Atom und 5 ¹³C-Isotope umfassen. In dem Fall kann das das Stickstoffatom zusammen mit den ¹³C-Isotopen implantiert werden. Das Stickstoffatom bildet dann bevorzugt das NV-Zentrum, also den Quantenpunkt (NV), während die ¹³C-Isotope die Kernquantenpunkte (CI) ausbilden .Dies hat den Vorteil, dass auf diesem Wege ein komplexeres Register in einem Fertigungsschritt hergestellt werden kann.To produce suitable structures, one can, for example, implant hepteamine or another suitable carbon compound with a nitrogen atom. Suitably manufactured heptamine can comprise an N-nitrogen atom and 5 ¹³ C-isotopes. In that case the nitrogen atom can be implanted together with the ¹³ C isotopes. The nitrogen atom then preferably forms the NV center, i.e. the quantum dot ( NV ), while the ¹³ C isotopes are the nuclear quantum dots ( CI This has the advantage that a more complex register can be produced in one production step.

Dabei handelt es sich bevorzugt um ein Verfahren zum Herstellen einer QuantenALU umfassend den Schritt des Implantieren eines kohlenstoffhaltigen Moleküls, wobei das Molekül zumindest ein oder zwei oder drei oder vier oder fünf oder sechs oder sieben oder mehr ¹³C-Isotope umfasst und wobei das Molekül mindestens ein Stickstoffatom umfasst.This is preferably a method for producing a quantum ALU comprising the step of implanting a carbon-containing molecule, the molecule comprising at least one or two or three or four or five or six or seven or more ¹³ C-isotopes and the molecule at least comprises a nitrogen atom.

Ein auf Kernquantenpunkten (CI) basierendes Kernquantenbit (CQUB) umfasst daher bevorzugt eine Vorrichtung zur Ansteuerung des Kernquantenpunkts (CI), ein Substrat (D), ggf. mit einer epitaktischen Schicht (DEPI), den Kernquantenpunkt (Cl) und eine Vorrichtung, die zur Erzeugung eines elektromagnetischen bevorzugt zirkular polarisierten Wellenfeldes (B_RW) am Ort des Kernquantenpunkts (CI) geeignet ist. Bevorzugt ist, wie bereits oben beschrieben, die epitaktische Schicht (DEPI), sofern vorhanden, auf dem Substrat (D) aufgebracht. Das Substrat (D) und/oder die ggf. vorhandene epitaktische Schicht (DEPI) weist eine Oberfläche (OF) auf. Der Kernquantenpunkt (Cl) weist ein magnetisches Moment, insbesondere einen Kernspin, auf. Die Vorrichtung, die zur Erzeugung eines elektromagnetischen, insbesondere zirkular polarisierten, Wellenfeldes (B_RW) geeignet ist, befindet sich bevorzugt sich auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI).One on nuclear quantum dots ( CI ) based nuclear quantum bit ( CQUB ) therefore preferably comprises a device for controlling the nuclear quantum dot ( CI ), a substrate ( D. ), possibly with an epitaxial layer ( DEPI ), the nuclear quantum dot (Cl) and a device that is used to generate an electromagnetic, preferably circularly polarized, wave field (B _RW ) at the location of the nuclear quantum dot ( CI ) suitable is. As already described above, the epitaxial layer ( DEPI ), if present, on the substrate ( D. ) applied. The substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) has a surface ( OF ) on. The nuclear quantum dot (Cl) has a magnetic moment, in particular a nuclear spin. The device which is suitable for generating an electromagnetic, in particular circularly polarized, wave field (B _RW ) is preferably located on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ).

Wie beim Quantenbit (QUB) kann wieder ein Lot längs einer Lot-Linie (LOT) vom Ort des Kernquantenpunkts (Cl) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden. Die Lot-Linie (LOT) durchbricht die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem Lotpunkt (LOTP). Die Vorrichtung, die zur Erzeugung eines, insbesondere zirkular polarisierten, elektromagnetischen Wellenfeldes, insbesondere eines Radiowellenfeldes (B_RW), geeignet ist, befindet sich bevorzugt in der Nähe des Lot-Punktes (LOTP) oder am Lot-Punkt (LOTP).As with the quantum bit ( QUB ) a perpendicular along a perpendicular line ( LOT ) from the location of the nuclear quantum dot (Cl) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) be felled. The plumb line ( LOT ) breaks the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a plumb point ( LOTP ). The device that is used to generate a, in particular circularly polarized, electromagnetic Wave field, in particular a radio wave field (B _RW ), is preferably located in the vicinity of the perpendicular point ( LOTP ) or at the plumb point ( LOTP ).

Das vorgeschlagene Kernquantenbit (CQUB) umfasst bevorzugt eine horizontale Leitung (LH) und eine vertikale Leitung (LV), die bevorzugt auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) befinden. Bevorzugt bilden die horizontale Leitung (LH) und die vertikale Leitung (LV) die bereits erwähnte Vorrichtung, die zur Erzeugung eines, insbesondere zirkular polarisierten, elektromagnetischen Wellenfeldes, insbesondere eines Radiowellenfeldes (B_RW), am Ort des Kernquantenpunkts (CI) geeignet ist.The proposed nuclear quantum bit ( CQUB ) preferably comprises a horizontal line ( LH ) and a vertical pipe ( LV ), preferably on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) are located. Preferably the horizontal line ( LH ) and the vertical line ( LV ) the aforementioned device, which is used to generate an, in particular circularly polarized, electromagnetic wave field, in particular a radio wave field (B _RW ), at the location of the nuclear quantum dot ( CI ) suitable is.

Bevorzugt kann ein virtuelles Lot längs einer virtuellen Lot-Linie (LOT) vom Ort des Kernquantenpunkts (Cl) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden, wobei die Lot-Linie (LOT) die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem Lotpunkt (LOTP) durchstößt und wobei sich die horizontale Leitung (LH) und die vertikale Leitung (LV) in der Nähe des Lot-Punktes (LOTP) oder am Lot-Punkt (LOTP) in einem von null verschiedenen Kreuzungswinkel (α) kreuzen.Preferably, a virtual plumb line along a virtual plumb line ( LOT ) from the location of the nuclear quantum dot (Cl) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ), whereby the plumb line ( LOT ) the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a plumb point ( LOTP ) and where the horizontal line ( LH ) and the vertical line ( LV ) near the plumb point ( LOTP ) or at the plumb point ( LOTP ) at a non-zero crossing angle ( α ) cross.

Die horizontale Leitung (LH) ist bevorzugt von der vertikalen Leitung (LV) bevorzugt mittels einer elektrischen Isolation (IS) elektrisch isoliert. Dabei ist bevorzugt die horizontale Leitung (LH) und/oder die vertikale Leitung (LV) für „grünes Licht“ transparent und bevorzugt aus einem elektrisch leitenden und optisch für grünes Licht transparenten Material, insbesondere aus Indium-Zinn-Oxid (gebräuchliche Abkürzung ITO) gefertigt.The horizontal line ( LH ) is preferred by the vertical line ( LV ) preferably by means of electrical insulation ( IS ) electrically isolated. The horizontal line is preferred ( LH ) and / or the vertical line ( LV ) transparent for “green light” and preferably made of an electrically conductive material that is optically transparent for green light, in particular made of indium tin oxide (common abbreviation ITO ) manufactured.

Der Winkel (α) ist bevorzugt im Wesentlichen ein rechter Winkel. Bevorzugt umfasst das Substrat (D) ein paramagnetisches Zentrum und/oder einen Quantenpunkt (NV). Des Weiteren umfasst das Substrat (D) bevorzugt Diamant. Bevorzugt umfasst das Substrat (D) Diamant mit einem NV-Zentrum und/oder einem ST1-Zentrum und/oder einem L2-Zentrum und/oder ein SiV-Zentrum als Quantenpunkt (NV). Bevorzugt umfasst das Substrat (D) Diamant und einen Quantenpunkt (NV), wobei der Quantenpunkt (NV) eine Fehlstelle (Englisch Vacancy) oder eine andere Störstelle umfasst. Bevorzugt umfasst das Substrat (D) Diamant und einen Quantenpunkt (NV), wobei der Quantenpunkt (NV) ein Si-Atom oder ein Ge-Atom oder ein N-Atom oder ein P-Atom oder ein As-Atom oder ein Sb-Atom oder ein Bi-Atom oder ein Sn-Atom oder ein Mn-Atom oder eine F-Atom oder ein anderes Atom, das in Diamant ein Farbzentrun und/oder eine Störstelle mit einem paramagnetischen Verhalten erzeugt, umfasst. In einer weiteren Variante umfasst das Substrat (D) Diamant und einen Kernquantenpunkt (CI), der einen Atomkern eines ¹³C-Isotops oder eines ¹⁴N-Isotops oder eines ¹⁵N-Isotops oder eines anderen Atoms, dessen Atomkern ein magnetisches Moment aufweist.The angle ( α ) is preferably essentially a right angle. Preferably the substrate comprises ( D. ) a paramagnetic center and / or a quantum dot ( NV ). Furthermore, the substrate ( D. ) prefers diamond. Preferably the substrate comprises ( D. ) Diamond with an NV center and / or an ST1 center and / or an L2 center and / or a SiV center as a quantum dot ( NV ). Preferably the substrate comprises ( D. ) Diamond and a quantum dot ( NV ), where the quantum dot ( NV ) includes a vacancy or other imperfection. Preferably the substrate comprises ( D. ) Diamond and a quantum dot ( NV ), where the quantum dot ( NV ) a Si atom or a Ge atom or an N atom or a P atom or an As atom or an Sb atom or a Bi atom or a Sn atom or an Mn atom or an F atom or another atom that produces a color center and / or an impurity with a paramagnetic behavior in diamond. In a further variant, the substrate comprises ( D. ) Diamond and a nuclear quantum dot ( CI ), which has an atomic nucleus of a ¹³ C isotope or a ¹⁴ N isotope or a ¹⁵ N isotope or another atom whose atomic nucleus has a magnetic moment.

In einer wichtigen Variante wird das NV-Zentrum selbst als Kernquantenpunkt (CI) und als Quantenpunkt (NV) gleichzeitig ausgebildet In diesem Fall umfasst das Substrat (D) Diamant und bevorzugt als Kernquantenpunkt (Cl) den Atomkern eines ¹⁴N Isotops oder eines ¹⁵N Isotops des Sickstoffatoms, der das Stickstoffatom des betreffenden NV-Zentrums ist.In an important variant, the NV center itself is used as a nuclear quantum dot ( CI ) and as a quantum dot ( NV ) formed simultaneously In this case the substrate comprises ( D. ) Diamond and preferably as nuclear quantum dot (Cl) the atomic nucleus of a ¹⁴ N isotope or of a ¹⁵ N isotope of the nitrogen atom, which is the nitrogen atom of the NV center in question.

Bei Kernquantenpunkten auf Basis von ¹³C-Isotopen umfasst bevorzugt das Substrat (D) Diamant und der Kernquantenpunkt (Cl) ist bevorzugt der Atomkern eines ¹³C-Isotops. Ein NV-Zentrum oder ein ST1-Zentrum oder ein L2-Zentrum oder ein anderes paramagnetisches Zentrum ist dann bevorzugt in der Nähe des ¹³C-Isotops angeordnet. Dabei ist Nähe hier wieder so zu verstehen, dass das Magnetfeld des Kernspins des ¹³C-Atoms den Spin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums bzw. des ST1-Zentrums bzw. des L2-Zentrums bzw. des anderen paramagnetischen Zentrums beeinflussen kann und dass der Spin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums bzw. des ST1-Zentrums bzw. des L2-Zentrums bzw. des anderen paramagnetischen Zentrums den Kernspin des ¹³C-Isotops beeinflussen kann.In the case of nuclear quantum dots based on ¹³ C isotopes, the substrate preferably comprises ( D. ) Diamond and the nuclear quantum dot (Cl) is preferably the atomic nucleus of a ¹³ C isotope. An NV center or an ST1 center or an L2 center or another paramagnetic center is then preferably arranged in the vicinity of the ¹³ C isotope. Here, proximity is again to be understood as meaning that the magnetic field of the nuclear spin of the ¹³ C atom can influence the spin of the electron configuration of the NV center or the ST1 center or the L2 center or the other paramagnetic center and that the Spin of the electron configuration of the NV center or the ST1 center or the L2 center or the other paramagnetic center can influence the nuclear spin of the ¹³ C isotope.

An dieser Stelle sei nur der Vollständigkeit halber erwähnt, dass ein Kernspin ein Kernspin mit einem Kernspin betragsmäßig größer 0 ist.At this point it should only be mentioned for the sake of completeness that a nuclear spin is a nuclear spin with a nuclear spin that is greater than 0 in terms of magnitude.

Ganz allgemein kann als Kernquantenbit (CQUB) eine Konstruktion definiert werden, bei der das Substrat (D) Diamant umfasst und wobei der Kernquantenpunkt (Cl) ein Isotop mit einem Kernspin ist und wobei ein NV-Zentrum oder ein ST1-Zentrum oder ein L2-Zentrum oder ein anderes paramagnetisches Zentrum in der Nähe des Isotops mit dem Kernspin angeordnet ist und wobei Nähe auch hier so zu verstehen ist, dass das Magnetfeld des Kernspins des Isotops den Spin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums beeinflussen kann und dass der Spin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums bzw. des ST1-Zentrums bzw. des L2-Zentrums bzw. des anderen paramagnetischen Zentrums den Kernspin des Isotops beeinflussen kann.In general, the nuclear quantum bit ( CQUB ) a construction can be defined in which the substrate ( D. ) Comprises diamond and wherein the nuclear quantum dot (Cl) is an isotope with a nuclear spin and wherein an NV center or an ST1 center or an L2 center or another paramagnetic center is arranged in the vicinity of the isotope with the nuclear spin and where closeness is also to be understood here in such a way that the magnetic field of the nuclear spin of the isotope can influence the spin of the electron configuration of the NV center and that the spin of the electron configuration of the NV Center or the ST1 center or the L2 center or the other paramagnetic center can influence the nuclear spin of the isotope.

Es können auch mehrere Kernspins verwendet werden. Das entsprechende Kernquantenbit (CQUB) ist dann so definiert, dass das Substrat (D) Diamant umfasst, wobei der Kernquantenpunkt (Cl) ein Isotop mit einem Kernspin ist und wobei mindestens ein weiterer Kernquantenpunkt (CI') ein Isotop mit einem Kernspin ist und wobei ein NV-Zentrum oder ein ST1-Zentrum oder ein L2-Zentrum oder ein anderes paramagnetisches Zentrum in der Nähe des Kernquantenpunkts (CI) angeordnet ist und wobei das NV-Zentrum oder das ST1-Zentrum oder das L2-Zentrum oder das anderes paramagnetisches Zentrum in der Nähe des mindestens einen weiteren Kernquantenpunkts (CI') angeordnet ist und wobei Nähe hier so zu verstehen ist, dass das Magnetfeld des Kernquantenpunkts (Cl) den Spin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums bzw. des ST1-Zentrums bzw. des L2-Zentrums bzw. des anderen paramagnetischen Zentrums beeinflussen kann und dass das Magnetfeld des mindestens einen weiteren Kernquantenpunkts (CI') ebenfalls den Spin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrum bzw. des ST1-Zentrums bzw. des L2-Zentrums bzw. des anderen paramagnetischen Zentrums beeinflussen kann und dass der Spin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrum bzw. des ST1-Zentrums bzw. des L2-Zentrums bzw. des anderen paramagnetischen Zentrums den Kernspin des Kernquantenpunkts (CI) beeinflussen kann und dass der Spin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrum bzw. des ST1-Zentrums bzw. des L2-Zentrums bzw. des anderen paramagnetischen Zentrums den Kernspin des mindestens einen weiteren Kernquantenpunkts (CI') beeinflussen kann. Dies ist eine einfache QuantenALU (QUALU).Multiple nuclear spins can also be used. The corresponding nuclear quantum bit ( CQUB ) is then defined such that the substrate ( D. ) Includes diamond, the nuclear quantum dot (Cl) being an isotope with a nuclear spin and at least one further nuclear quantum dot ( CI ' ) is an isotope with a nuclear spin and where an NV center or an ST1 center or an L2 center or some other paramagnetic center near the nuclear quantum dot ( CI ) and where the NV center or the ST1 center or the L2 center or the other paramagnetic center is in the vicinity of the at least one further nuclear quantum dot ( CI ' ) is arranged and where closeness is to be understood here as meaning that the magnetic field of the nuclear quantum dot (Cl) can influence the spin of the electron configuration of the NV center or the ST1 center or the L2 center or the other paramagnetic center and that the magnetic field of the at least one further nuclear quantum dot ( CI ' ) can also influence the spin of the electron configuration of the NV center or the ST1 center or the L2 center or the other paramagnetic center and that the spin of the electron configuration of the NV center or the ST1 center or the L2 Center or the other paramagnetic center is the nuclear spin of the nuclear quantum dot ( CI ) and that the spin of the electron configuration of the NV center or the ST1 center or the L2 center or the other paramagnetic center can influence the nuclear spin of the at least one further nuclear quantum dot ( CI ' ) can influence. This is a simple quantum ALU ( QUALU ).

Bevorzugt liegt die Kopplungsstärke zwischen einem Kernquantenbit (CI, CI') und der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrum bzw. des ST1-Zentrums bzw. des L2-Zentrums bzw. des anderen paramagnetischen Zentrums in einem Bereich von 1 kHz bis 200 GHz und/oder besser 10 kHz bis 20 GHz und/oder besser 100 kHz bis 2 GHz und/oder besser 0,2 MHz bis 1 GHz und/oder besser 0,5 MHz bis 100 MHz und/oder besser 1 MHz bis 50 MHz, insbesondere bevorzugt bei 10 MHz.The coupling strength is preferably between a nuclear quantum bit ( CI , CI ' ) and the electron configuration of the NV center or the ST1 center or the L2 center or the other paramagnetic center in a range from 1 kHz to 200 GHz and / or better 10 kHz to 20 GHz and / or better 100 kHz up to 2 GHz and / or better 0.2 MHz to 1 GHz and / or better 0.5 MHz to 100 MHz and / or better 1 MHz to 50 MHz, particularly preferably at 10 MHz.

Bevorzugt ist ein Quantenpunkt bzw. ein paramagnetisches Zentrum (NV1), beispielsweise ein NV-Zentrum, mit einem Ladungsträger, im Falle des NV_-Zentrums mit einem Elektron, oder mit einer Ladungsträgerkonfiguration, im Falle des NV_-Zentrums mit einer Elektronenkonfiguration, in der Nähe des Kernquantenpunkts (CI) angeordnet. Die negative Ladung des Quantenpunkts (NV-Zentrums) ergibt sich im Falle des NV-Zentrums als Quantenpunkt durch die bereits erwähnte bevorzugte Schwefeldotierung des Diamanten. Im Falle der Verwendung anderer Quantenpunkttypen als der von NV-Zentren in Diamant, können Ladungsträger bzw. Ladungsträgerkonfiguration, Farbzentrum, also Quantenpunkttyp, und Dotierung des Substrats (D) bzw. der epitaktischen Schicht (DEPI) entsprechend angepasst werden. Der Ladungsträger bzw. die Ladungsträgerkonfiguration - hier beispielhaft ein Elektron bzw. eine Elektronenkonfiguration - weisen einen Ladungsträger-Spin-Zustand auf. Der Kernquantenpunkt (Cl) weist einen Kern-Spin-Zustand auf. Der Begriff „Nähe“ ist hierbei so zu verstehen, dass der Kern-Spin-Zustand den Ladungsträger-Spin-Zustand beeinflussen kann und/oder dass der Ladungsträger-Spin-Zustand den Kern-Spin-Zustand beeinflussen kann.A quantum dot or a paramagnetic center is preferred ( NV1 ), for example an NV center, with a charge carrier, in the case of the NV_ center with an electron, or with a charge carrier configuration, in the case of the NV_ center with an electron configuration, near the nuclear quantum dot ( CI ) arranged. The negative charge of the quantum dot (NV center) results in the case of the NV center as a quantum dot due to the preferred sulfur doping of the diamond, as mentioned above. In the case of using other quantum dot types than NV centers in diamond, charge carriers or charge carrier configuration, color center, i.e. quantum dot type, and doping of the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ) can be adjusted accordingly. The charge carrier or the charge carrier configuration - here an electron or an electron configuration by way of example - have a charge carrier spin state. The nuclear quantum dot (Cl) has a nuclear spin state. The term “proximity” is to be understood here in such a way that the core spin state can influence the charge carrier spin state and / or that the charge carrier spin state can influence the core spin state.

Die hier vorgelegte Beschreibung fokussiert auf einen Quantencomputer bei dem das Substrat (D) Diamant umfasst ohne sich darauf zu beschränken. Um eine parasitäre Kopplung zwischen den NV-Zentren bzw. anderen verwendeten Farbzentren und den Kernspins des Substrats (D) zu unterbinden, ist es sinnvoll, wenn der Diamant eine epitaktisch aufgewachsene isotopenreine Schicht aus ¹²C-Isotopen aufweist. Isotopenreinheit liegt im Sinne dieser Offenlegung dann vor, wenn der Anteil an ¹³C-Atomen im Radius von 1µm, besser im Radius von 0,5µm, besser im Radius von 0,2µm, besser im Radius von 0,1µm, besser im Radius von 50nm, besser im Radius von 20nm um das NV-Zentrum herum kleiner als 1%, besser kleiner als 0,1%, besser kleiner als 0,01%, besser kleiner als 0,001% ist. Hierbei werden solche ¹³C-Isotope, die selbst Teil des Quanten-Computers sind oder im Betrieb des Quanten-Computers verwendet werden oder die für eine solche Verwendung vorgesehen sind, nicht mitgezählt und wie ¹²C-Isotope gewertet, da es bei dieser Qualitätsbetrachtung des Materials um eine Minimierung von unbeabsichtigten Störquellen für den Betrieb des Quanten-Computers geht. Um eine Ankopplung des Kernquantenbits (CQUB) über einen später beschriebenen Quantenbus (QBUS) zu ermöglichen, ist es bevorzugt, wenn das Substrat (D) im Bereich des Kernquantenpunkts (CI) n-dotiert ist. Dies erhöht im Falle eines NV-Zentrums (NV) in Diamant die Wahrscheinlichkeit, dass sich bei Implantation eines Stickstoffatoms tatsächlich ein NV-Zentrum (NV) am vorbestimmten Ort bildet. Ähnliche Mechanismen greifen im Falle anderer Substrate und Zentren. Wie oben bereits beschrieben, ist das Substrat (D) dann bevorzugt Diamant und im Bereich des Kernquantenpunkts (CI) mit Schwefel und zwar bevorzugt mit kernspinfreiem Schwefel und zwar besonders bevorzugt mit ³²S-Isotopen dotiert. Da die Wirkung auf die Fehlstellen (Englisch Vacancies) hier maßgeblich ist, die sich durch eine negative Ladung voneinander abstoßen, wird hierdurch eine Wirkung erzielt, die eine Zusammenballung der Fehlstellen im Kristall reduziert. Bei Verwendung anderer Isotope bzw. Atome für die Erzielung dieses Effekts ist es wichtig, dass das Substrat (D) im Bereich des Kernquantenpunkts (CI) mit kernspinfreien Isotopen dotiert wird, um die Quantenbits (QUB)und das Kernquantenbit (CQUB) nicht durch zusätzliche Wechselwirkungen zu stören.The description presented here focuses on a quantum computer in which the substrate ( D. ) Diamond includes but is not limited to. To avoid parasitic coupling between the NV centers or other color centers used and the nuclear spins of the substrate ( D. ), it makes sense if the diamond has an epitaxially grown isotope-pure layer of ¹² C isotopes. In the sense of this disclosure, isotopic purity exists when the proportion of ¹³ C atoms in a radius of 1 µm, better in a radius of 0.5 µm, better in a radius of 0.2 µm, better in a radius of 0.1 µm, better in a radius of 50 nm, better in a radius of 20 nm around the NV center, is less than 1%, better less than 0.1%, better less than 0.01%, better less than 0.001% Those ¹³ C isotopes that are themselves part of the quantum computer or are used in the operation of the quantum computer or that are intended for such use are not counted and rated as ¹² C isotopes, since this quality analysis of the Material is about minimizing unintended sources of interference in the operation of the quantum computer. In order to couple the nuclear quantum bit ( CQUB ) via a quantum bus (QBUS) described later, it is preferred if the substrate ( D. ) in the region of the nuclear quantum dot ( CI ) is n-doped. This increases in the case of an NV center ( NV ) in diamond, the probability that an NV center ( NV ) at the predetermined location. Similar mechanisms apply in the case of other substrates and centers. As already described above, the substrate ( D. ) then preferably diamond and in the region of the nuclear quantum dot ( CI ) doped with sulfur, preferably with nuclear spin-free sulfur, particularly preferably with ³² S isotopes. Since the effect on the defects (English vacancies) is decisive here, which repel each other due to a negative charge, an effect is achieved that reduces the agglomeration of the defects in the crystal. When using other isotopes or atoms to achieve this effect, it is important that the substrate ( D. ) in the region of the nuclear quantum dot ( CI ) is doped with nuclear spin-free isotopes to generate the quantum bits QUB ) and the nuclear quantum bit ( CQUB ) not to be disturbed by additional interactions.

Bevorzugt wird das Kernquantenbit (CQUB) so aufgebaut, dass sich zumindest einer seiner Kernquantenpunkte (Cl) in einem ersten Kernabstand (d1') längs der Lot-Linie (LOT) unter der Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) befindet. Dieser erste Kernabstand (d1') beträgt bevorzugt 2 nm bis 60 nm beträgt und/oder besser 5 nm bis 30 nm beträgt und/oder besser 10 nm bis 20 nm beträgt, wobei insbesondere ein erster Kernabstand (d1') von 5 nm bis 30 nm ganz besonders bevorzugt ist und angestrebt werden sollte.The nuclear quantum bit is preferred ( CQUB ) constructed in such a way that at least one of its nuclear quantum dots (Cl) is in a first nuclear distance ( d1 ' ) along the plumb line ( LOT ) under the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) is located. This first core distance ( d1 ' ) is preferably 2 nm to 60 nm and / or better is 5 nm to 30 nm and / or better is 10 nm to 20 nm, in particular a first core spacing ( d1 ' ) from 5 nm to 30 nm is very particularly preferred and should be aimed for.

Die Ansteuerung des Kernquantenbits (CQUB) kann nun in analoger Weise wie die Ansteuerung der Quantenbits (QUB) erfolgen. Die Frequenz der Strompulse ist jedoch niedriger, da die Kerne der Kernquantenpunkte (Cl) eine größere Masse besitzen.The control of the nuclear quantum bit ( CQUB ) can now be done in an analogous way to the control of the quantum bits ( QUB ) respectively. The frequency of the current pulses is lower, however, since the nuclei of the nuclear quantum dots (Cl) have a greater mass.

Ein erfindungsgemäßes Kernquantenbit (CQUB) umfasst daher bevorzugt wieder eine horizontale Leitung (LH, LH1), die bevorzugt wieder Teil einer Mikrostreifenleitung und/oder Teil einer Tri-Plate-Leitung ist und/oder eine vertikale Leitung (LV, LV1), die ebenfalls bevorzugt wieder Teil einer Mikrostreifenleitung und/oder Teil einer Tri-Plate-Leitung (SV1, LH, SV2) ist.A nuclear quantum bit according to the invention ( CQUB ) therefore preferably again comprises a horizontal line ( LH , LH1 ), which is preferably part of a microstrip line and / or part of a tri-plate line and / or a vertical line ( LV , LV1 ), which is also preferably part of a microstrip line and / or part of a tri-plate line ( SV1 , LH , SV2 ) is.

Die vertikale Mikrostreifenleitung des Kernquantenbits (CQUB) umfasst bevorzugt wieder eine erste vertikale Abschirmleitung (SV1) und die vertikale Leitung (LV). Die horizontale Mikrostreifenleitung umfasst analog wieder bevorzugt eine erste horizontale Abschirmleitung (SH1) und die horizontale Leitung (LH).The vertical microstrip line of the nuclear quantum bit ( CQUB ) preferably again comprises a first vertical shielding line ( SV1 ) and the vertical line ( LV ). Similarly, the horizontal microstrip line again preferably comprises a first horizontal shielding line ( SH1 ) and the horizontal pipe ( LH ).

In analoger Weise umfasst bevorzugt eine vertikale Tri-Plate-Leitung eine erste vertikale Abschirmleitung (SV1) und eine zweite vertikale Abschirmleitung (SV2) und die vertikale Leitung (LV), die zwischen der ersten vertikalen Abschirmleitung (SV1) und der zweiten vertikalen Abschirmleitung (SV2) verläuft. Eine horizontale Tri-Plate-Leitung umfasst bevorzugt wieder eine erste horizontale Abschirmleitung (SH1) und eine zweite horizontale Abschirmleitung (SH2) und die horizontale Leitung (LV), die zwischen der ersten horizontalen Abschirmleitung (SH1) und der zweiten horizontalen Abschirmleitung (SH2) verläuft.Analogously, a vertical tri-plate line preferably comprises a first vertical shielding line ( SV1 ) and a second vertical shielding line ( SV2 ) and the vertical line ( LV ) between the first vertical shielding line ( SV1 ) and the second vertical shielding cable ( SV2 ) runs. A horizontal tri-plate line preferably again comprises a first horizontal shielding line ( SH1 ) and a second horizontal shielding line ( SH2 ) and the horizontal pipe ( LV ) between the first horizontal shielding line ( SH1 ) and the second horizontal shielding cable ( SH2 ) runs.

Wie im Falle des zuvor beschriebenen Quantenbits (QUB) wird bevorzugt die Ansteuerungsvorrichtung des hier diskutierte Kernquantenbits (CQUB) so gestaltet, dass die Summe der Ströme durch die Tri-Plate-Leitung (SV1, LV, SV2) null ist. Hierdurch wird, wie zuvor beim Quantenbit (QUB) das Feld der magnetischen Flussdichte auf den Bereich in unmittelbarer Nähe der Tri-Plate-Leitung beschränkt. In diesem Bereich sollte der Kernquantenpunkt (CI) liegen, um direkt beeinflusst werden zu können.As in the case of the quantum bit described above ( QUB ) the control device of the nuclear quantum bit discussed here is preferred ( CQUB ) designed so that the sum of the currents through the tri-plate line ( SV1 , LV , SV2 ) is zero. As before with the quantum bit ( QUB ) the field of the magnetic flux density is limited to the area in the immediate vicinity of the tri-plate line. In this area the nuclear quantum dot ( CI ) in order to be able to be influenced directly.

Wie im Falle des später noch zu beschreibenden Quantenregisters (QUREG), das aus einer Zusammenstellung mehrerer Quantenbits (QUB) besteht, kann die Bestromung aller Leitungen der Kernquantenbits (CQUB) eines später noch beschriebenen Kernquantenregisters (CQUREG) aus einer Zusammenstellung mehrerer Kernquantenbits (CQUB) so gestaltet werden, dass die durch die Bestromung der horizontalen und vertikalen Leitungen hervorgerufene magnetische Flussdichte B nur am Ort eines Kernquantenpunkts (Cl) wesentlich von Null verschieden ist. Die Bestromung der Abschirmleitungen wird dabei bevorzugt so gewählt, dass die magnetische Flussdichte B unter den durch die Einfügung der Abschirmleitungen zusätzlich entstehenden Kreuzungspunkten in einer Tiefe im Substrat (D), die dem besagten ersten Abstand (d1) entspricht, im Wesentlichen ebenfalls Null ist. Hierzu kann ein erstes weiteres virtuelles vertikales Lot längs einer ersten weiteren vertikalen Lot-Linie (VLOT1) parallel zur ersten Lot-Linie (LOT) vom Ort eines ersten virtuellen vertikalen Kernquantenpunkts (VVCI1) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden. Der erste virtuelle vertikale Kernquantenpunkt (VVCI1) befindet sich in dem ersten Abstand (d1) von der Oberfläche (OF). Die erste weitere vertikale Lot-Linie (VLOT1) durchstößt virtuell die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem ersten weiteren vertikalen Lotpunkt (VLOTP1). Die horizontale Leitung (LH) und die erste vertikale Abschirmleitung (SV1) befinden sich bevorzugt auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI). Sie kreuzen sich und in der Nähe des ersten vertikalen Lot-Punktes (VLOTP1) oder am ersten vertikalen Lot-Punkt (VLOTP1) in dem von null verschiedenen Kreuzungswinkel (α). Ein zweites weiteres virtuelles vertikales Lot längs einer zweiten weiteren vertikalen Lot-Linie (VLOT2) kann parallel zur ersten Lot-Linie (LOT) vom Ort eines zweiten virtuellen vertikalen Kernquantenpunkts (VVCI2) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden. Der zweite virtuelle vertikale Kernquantenpunkt (VVCI2) befindet sich ebenfalls sich in dem ersten Abstand (d1) von der Oberfläche (OF). Die zweite weitere vertikale Lot-Linie (VLOT2) durchdringt wieder die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem zweiten weiteren vertikalen Lotpunkt (VLOTP2). Die horizontale Leitung (LH) und die zweite vertikale Abschirmleitung (SV2) befinden sich ebenfalls auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI). Die horizontale Leitung (LH) und die zweite vertikale Abschirmleitung (SV2) kreuzen sich wieder in der Nähe des zweiten vertikalen Lot-Punktes (VLOTP2) oder am zweiten vertikalen Lot-Punkt (VLOTP2) in dem von null verschiedenen Kreuzungswinkel (α). Wie zuvor werden bevorzugt die Einzelströme (ISV1, IV, ISV2) durch die einzelnen Leitungen (SV1, LV, SV2) der Tri-Plate-Leitung so gewählt, dass der Betrag des ersten virtuellen vertikalen magnetischen Flussdichtevektors (B_VVCI1) am Ort des ersten virtuellen vertikalen Kernquantenpunkts (VVCI1) nahezu Null ist und dass der Betrag des zweiten virtuellen vertikalen magnetischen Flussdichtevektors (B_VVCI2) am Ort des zweiten virtuellen vertikalen Kernquantenpunkts (VVCI2) nahezu Null ist und dass der Betrag des magnetischen Flussdichtevektors (B_CI ) am Ort des Kernquantenpunkts (Cl) von Null verschieden ist.As in the case of the quantum register to be described later ( QUREG ), which consists of a compilation of several quantum bits ( QUB ) exists, the energization of all lines of the core quantum bits ( CQUB ) of a nuclear quantum register described later ( CQUREG ) from a compilation of several nuclear quantum bits ( CQUB ) are designed in such a way that the magnetic flux density B caused by the energization of the horizontal and vertical lines is only significantly different from zero at the location of a nuclear quantum dot (Cl). The current supply to the shielding lines is preferably chosen so that the magnetic flux density B under the crossing points additionally created by the insertion of the shielding lines at a depth in the substrate ( D. ) corresponding to said first distance ( d1 ) is essentially also zero. For this purpose, a first further virtual vertical plumb line along a first further vertical plumb line ( VLOT1 ) parallel to the first plumb line ( LOT ) from the location of a first virtual vertical nuclear quantum dot (VVCI1) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) be felled. The first virtual vertical nuclear quantum dot (VVCI1) is located at the first distance ( d1 ) from the surface ( OF ). The first further vertical plumb line ( VLOT1 ) virtually penetrates the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a first further vertical plumb point ( VLOTP1 ). The horizontal line ( LH ) and the first vertical shielding line ( SV1 ) are preferably located on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ). They cross and near the first vertical plumb point ( VLOTP1 ) or at the first vertical plumb point ( VLOTP1 ) at the non-zero crossing angle ( α ). A second further virtual vertical perpendicular along a second further vertical perpendicular line ( VLOT2 ) can be parallel to the first plumb line ( LOT ) from the location of a second virtual vertical nuclear quantum dot (VVCI2) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) be felled. The second virtual vertical nuclear quantum dot (VVCI2) is also located in the first distance ( d1 ) from the surface ( OF ). The second further vertical plumb line ( VLOT2 ) penetrates the surface again ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a second further vertical plumb point ( VLOTP2 ). The horizontal line ( LH ) and the second vertical shielding line ( SV2 ) are also located on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ). The horizontal line ( LH ) and the second vertical shielding line ( SV2 ) cross again near the second vertical plumb point ( VLOTP2 ) or at the second vertical plumb point ( VLOTP2 ) at the non-zero crossing angle ( α ). As before, the individual streams ( ISV1 , IV , ISV2 ) through the individual lines ( SV1 , LV , SV2 ) the tri-plate Line selected so that the amount of the first virtual vertical magnetic flux density _vector (B _VVCI1 ) at the location of the first virtual vertical nuclear quantum dot (VVCI1) is almost zero and that the amount of the second virtual vertical magnetic flux density _vector (B _VVCI2 ) at the location of the second virtual vertical Nuclear quantum dot (VVCI2) is almost zero and that the magnitude of the magnetic flux density vector ( B _CI ) is different from zero at the location of the nuclear quantum dot (Cl).

Wir stellen uns ein zweidimensional angeordnetes Kernquantenregister (CQUREG) mit m Spalten und n Zeilen vor. Das Kernquantenregister (CQUREG) enthalte n x m Kernquantenbits mit hier vereinfacht angenommenen 1 Kernquantenpunkt (Cl) pro Kernquantenbit (CQUB). Das Kernquantenregister (CQUREG) sei so organisiert, dass die m Kernquantenbits (CQUBi1 bis CQUBim) einer i-ten Zeile des Kernquantenregisters (CQUREG), mit 1≤i≤n die horizontale Leitung (LHi) gemeinsam haben und dass die n Kernquantenbits (CQUB1j bis CQUBnj) einer j-ten Spalte des Kernquantenregisters (CQUREG), mit 1≤j≤m die vertikale Leitung (LVj) gemeinsam haben.We imagine a two-dimensionally arranged nuclear quantum register ( CQUREG ) with m columns and n rows. The nuclear quantum register ( CQUREG ) contain nxm nuclear quantum bits with 1 nuclear quantum dot (C1) per nuclear quantum bit assumed here in simplified form ( CQUB ). The nuclear quantum register ( CQUREG ) is organized so that the m nuclear quantum bits (CQUBi1 to CQUBim) of an i-th row of the nuclear quantum register ( CQUREG ), with 1≤i≤n the horizontal line ( LHi ) have in common and that the n nuclear quantum bits (CQUB1j to CQUBnj) of a j-th column of the nuclear quantum register ( CQUREG ), with 1≤j≤m the vertical line ( LVj ) have in common.

Jedes Kernquantenbit (CQUBij) der n x m Kernquantenbits (CQUB) des Kernquantenregisters (CQUREG) besitzt einen Kernquantenpunkt (Clij) mit einer zugehörigen lokalen magnetischen Flussdichte (Bij) am Ort des Kernquantenpunkts (Clij). Diese zugehörigen lokalen magnetischen Flussdichten (Bij) an den Orten der Kernquantenpunkte (Clij) bilden einen magnetischen Flussdichtevektor. Um einen vorbestimmten magnetischen Flussdichtevektor zu erzeugen, muss nun in jede der Leitungen jeweils ein individuelles Stromsignal eingespeist werden. Diese Stromsignale bilden zusammen ein vektorielles Stromsignal. Die Dimension dieses Stromdichtevektors wächst nur linear mit der Summe aus der Anzahl der Zeilen n und Spalten m. Demgegenüber wächst die Anzahl der Kernquantenpunkte proportional zum Produkt aus der Anzahl der Spalten m und Zeilen n. Es ist leicht zu verstehen, dass daher bevorzugt ein Kernquantenregister (CQUREG) bevorzugt als eindimensionale Anordnung von Kernquantenbits (CQUREG) mit Kernquantenpunkten (CI) gefertigt wird.Each nuclear quantum bit (CQUBij) of the nxm nuclear quantum bits ( CQUB ) of the nuclear quantum register ( CQUREG ) has a nuclear quantum dot (Clij) with an associated local magnetic flux density (Bij) at the location of the nuclear quantum dot (Clij). These associated local magnetic flux densities (Bij) at the locations of the nuclear quantum dots (Clij) form a magnetic flux density vector. In order to generate a predetermined magnetic flux density vector, an individual current signal must now be fed into each of the lines. These current signals together form a vectorial current signal. The dimension of this current density vector increases only linearly with the sum of the number of rows n and columns m. In contrast, the number of nuclear quantum dots increases proportionally to the product of the number of columns m and rows n. It is easy to understand that a nuclear quantum register ( CQUREG ) preferably as a one-dimensional arrangement of nuclear quantum bits ( CQUREG ) with nuclear quantum dots ( CI ) is manufactured.

Dieses Ergebnis kann auf die zuvor eingeführten Quantenbits (QUB) übertragen werden.This result can be based on the previously introduced quantum bits ( QUB ) be transmitted.

Wir stellen uns dazu in analoger Weise ein zweidimensional angeordnetes Quantenregister (QUREG) mit m Spalten und n Zeilen vor. Das Quantenregister (QUREG) enthalte in analoger Weise n x m Quantenbits (QUBij) mit hier vereinfacht angenommenen 1 Quantenpunkt (NVij) pro Kernquantenbit (QUBij). Das Quantenregister (QUREG) sei wieder so organisiert, dass die m Quantenbits (QUBi1 bis QUBim) einer i-ten Zeile des Quantenregisters (QUREG), mit 1≤i≤n die horizontale Leitung (LHi) gemeinsam haben und dass die n Quantenbits (QUB1j bis QUBnj) einer j-ten Spalte des Quantenregisters (QUREG), mit 1≤j≤m die vertikale Leitung (LVj) gemeinsam haben.To do this, we imagine a two-dimensionally arranged quantum register ( QUREG ) with m columns and n rows. The quantum register ( QUREG ) contains in an analogous way nxm quantum bits (QUBij) with 1 quantum dot (NVij) per nuclear quantum bit (QUBij) assumed here in a simplified manner. The quantum register ( QUREG ) is again organized so that the m quantum bits (QUBi1 to QUBim) of an i-th row of the quantum register ( QUREG ), with 1≤i≤n the horizontal line ( LHi ) have in common and that the n quantum bits (QUB1j to QUBnj) of a j-th column of the quantum register ( QUREG ), with 1≤j≤m the vertical line ( LVj ) have in common.

Jedes Quantenbit (QUBij) der n x m Kernquantenbits (CQUB) des Kernquantenregisters (CQUREG) besitzt einen Quantenpunkt (NVj) mit einer zugehörigen lokalen magnetischen Flussdichte (Bij) am Ort des Quantenpunkts (NVij). Diese zugehörigen lokalen magnetischen Flussdichten (Bij) an den Orten der Quantenpunkte (NVij) bilden einen magnetischen Flussdichtevektor. Um einen vorbestimmten magnetischen Flussdichtevektor zu erzeugen, muss nun in jede der Leitungen jeweils ein individuelles Stromsignal eingespeist werden. Diese Stromsignale bilden zusammen ein vektorielles Stromsignal. Die Dimension dieses Stromdichtevektors wächst ebenfalls nur linear mit der Summe aus der Anzahl der Zeilen n und Spalten m. Demgegenüber wächst die Anzahl der Quantenpunkte proportional zum Produkt aus der Anzahl der Spalten m und Zeilen n. Es ist leicht zu verstehen, dass daher bevorzugt ein Quantenregister (QUREG) bevorzugt als eindimensionale Anordnung von Quantenbits (NV) mit Quantenpunkten (NV) gefertigt wird.Each quantum bit (QUBij) of the nxm nuclear quantum bits ( CQUB ) of the nuclear quantum register ( CQUREG ) has a quantum dot (NVj) with an associated local magnetic flux density (Bij) at the location of the quantum dot (NVij). These associated local magnetic flux densities (Bij) at the locations of the quantum dots (NVij) form a magnetic flux density vector. In order to generate a predetermined magnetic flux density vector, an individual current signal must now be fed into each of the lines. These current signals together form a vectorial current signal. The dimension of this current density vector also increases only linearly with the sum of the number of rows n and columns m. In contrast, the number of quantum dots increases proportionally to the product of the number of columns m and rows n. It is easy to understand that a quantum register ( QUREG ) preferably as a one-dimensional arrangement of quantum bits ( NV ) with quantum dots ( NV ) is manufactured.

Wir kommen zurück zu dem zuvor beschriebenen Kernquantenbit (CQUB).We come back to the previously described nuclear quantum bit ( CQUB ).

Bevorzugt kann ein erstes weiteres virtuelles horizontales Lot längs einer ersten weiteren horizontalen Lot-Linie (HLOT1) parallel zur ersten Lot-Linie (LOT) vom Ort eines ersten virtuellen horizontalen Kernquantenpunkts (VHCI1) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden. Der erste virtuelle horizontale Kernquantenpunkt (VHCIV1) befindet sich bevorzugt in dem ersten Abstand (d1) von der Oberfläche (OF). Die erste weitere horizontale Lot-Linie (HLOT1) durchstößt wieder die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem ersten weiteren horizontalen Lotpunkt (HLOTP1). Die vertikale Leitung (LV) und die erste horizontale Abschirmleitung (SH1) befinden sich wieder bevorzugt auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI). Die vertikale Leitung (LV) und die erste horizontale Abschirmleitung (SH1) kreuzen sich wieder bevorzugt in der Nähe des ersten horizontalen Lot-Punktes (HLOTP1) oder am ersten horizontalen Lot-Punkt (HLOTP1) in dem von null verschiedenen Kreuzungswinkel (α). Ein zweites weiteres virtuelles horizontales Lot kann längs einer zweiten weiteren horizontalen Lot-Linie (HLOT2) parallel zur ersten Lot-Linie (LOT) vom Ort eines zweiten virtuellen horizontalen Kernquantenpunkts (VHCI2) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden. Der zweite virtuelle horizontale Kernquantenpunkt (VHCI2) befindet sich bevorzugt in dem ersten Abstand (d1) von der Oberfläche (OF). Die zweite weitere horizontale Lot-Linie (HLOT2) durchstößt wieder bevorzugt die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem zweiten weiteren horizontalen Lotpunkt (HLOTP2). Die vertikale Leitung (LV) und die zweite horizontale Abschirmleitung (SH2) befinden sich dabei ebenfalls bevorzugt auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI). Die vertikale Leitung (LV) und die zweite horizontale Abschirmleitung (SH2) kreuzen sich in analoger Weise bevorzugt in der Nähe des zweiten horizontalen Lot-Punktes (HLOTP2) oder am zweiten horizontalen Lot-Punkt (HLOTP2) in dem von null verschiedenen Kreuzungswinkel (α). Auch hier werden wieder die Einzelströme (ISH1, IH, ISH2) durch die einzelnen Leitungen (SH1, LH, SH2) der Tri-Plate-Leitung bevorzugt so gewählt, dass der Betrag des ersten virtuellen horizontalen magnetischen Flussdichtevektors (B_VHCI1 ) am Ort des ersten virtuellen horizontalen Kernquantenpunkts (VHCI1) nahezu Null ist und dass der Betrag des zweiten virtuellen horizontalen magnetischen Flussdichtevektors (B_VHCI2 ) am Ort des zweiten virtuellen horizontalen Quantenpunkts (VHCI2) nahezu Null ist und dass der Betrag des magnetischen Flussdichtevektors (B_NV ) am Ort des Kernquantenpunkts (Cl) von Null verschieden ist.Preferably, a first further virtual horizontal plumb line along a first further horizontal plumb line ( HLOT1 ) parallel to the first plumb line ( LOT ) from the location of a first virtual horizontal nuclear quantum dot (VHCI1) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or any existing epitaxial layer ( DEPI ) be felled. The first virtual horizontal nuclear quantum dot (VHCIV1) is preferably located in the first distance ( d1 ) from the surface ( OF ). The first further horizontal plumb line ( HLOT1 ) penetrates the surface again ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a first further horizontal plumb point ( HLOTP1 ). The vertical line ( LV ) and the first horizontal shielding line ( SH1 ) are again preferably on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ). The vertical line ( LV ) and the first horizontal shielding line ( SH1 ) cross again preferably near the first horizontal plumb point ( HLOTP1 ) or at the first horizontal plumb point ( HLOTP1 ) at the non-zero crossing angle ( α ). A second further virtual horizontal plumb line can be placed along a second further horizontal plumb line ( HLOT2 ) parallel to the first plumb line ( LOT ) from the location of a second virtual horizontal nuclear quantum dot ( VHCI2 ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) be felled. The second virtual horizontal nuclear quantum dot ( VHCI2 ) is preferably located in the first distance ( d1 ) from the surface ( OF ). The second further horizontal plumb line ( HLOT2 ) again preferentially penetrates the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a second further horizontal plumb point ( HLOTP2 ). The vertical line ( LV ) and the second horizontal shielding line ( SH2 ) are also preferably located on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ). The vertical line ( LV ) and the second horizontal shielding line ( SH2 ) cross each other in an analogous manner, preferably near the second horizontal plumb point ( HLOTP2 ) or at the second horizontal plumb point ( HLOTP2 ) at the non-zero crossing angle ( α ). Here, too, the individual streams ( ISH1 , IH , ISH2 ) through the individual lines ( SH1 , LH , SH2 ) of the tri-plate line is preferably chosen so that the amount of the first virtual horizontal magnetic flux density vector ( B _VHCI1 ) at the location of the first virtual horizontal nuclear quantum dot ( VHCI1 ) is almost zero and that the magnitude of the second virtual horizontal magnetic flux density vector ( B _VHCI2 ) at the location of the second virtual horizontal quantum dot ( VHCI2 ) is almost zero and that the magnitude of the magnetic flux density vector ( B _NV ) is different from zero at the location of the nuclear quantum dot (Cl).

Um erzeugte Fotoelektronen absaugen zu können, ist im Bereich oder in der Nähe des Lotpunkts (LOTP) das Substrat (D) mittels zumindest eines ersten horizontalen ohmschen Kontakts (KH11) mit der ersten horizontalen Abschirmleitung (SH1) verbunden. Darüber hinaus ist das Substrat (D) bevorzugt im Bereich oder in der Nähe des Lotpunkts (LOTP) das Substrat (D) mittels zumindest eines zweiten horizontalen ohmschen Kontakts (KH12) mit der zweiten horizontalen Abschirmleitung (SH2) verbunden. Des Weiteren ist bevorzugt im Bereich oder in der Nähe des Lotpunkts (LOTP) das Substrat (D) mittels zumindest eines ersten vertikalen ohmschen Kontakts (KV11) mit der ersten vertikalen Abschirmleitung (SV1) verbunden. Schließlich ist bevorzugt im Bereich oder in der Nähe des Lotpunkts (LOTP) das Substrat (D) mittels zumindest eines zweiten vertikalen ohmschen Kontakts (KV12) mit der zweiten vertikalen Abschirmleitung (SV2) verbunden.In order to be able to suck off generated photoelectrons, in the area or in the vicinity of the solder point ( LOTP ) the substrate ( D. ) by means of at least one first horizontal ohmic contact ( KH11 ) with the first horizontal shielding cable ( SH1 ) connected. In addition, the substrate ( D. ) preferably in the area or near the plumb point ( LOTP ) the substrate ( D. ) by means of at least one second horizontal ohmic contact ( KH12 ) with the second horizontal shielding cable ( SH2 ) connected. Furthermore, it is preferred in the area or near the plumb point ( LOTP ) the substrate ( D. ) by means of at least one first vertical ohmic contact ( KV11 ) with the first vertical shielding cable ( SV1 ) connected. Finally, preferably in the area or near the plumb point ( LOTP ) the substrate ( D. ) by means of at least one second vertical ohmic contact ( KV12 ) with the second vertical shielding cable ( SV2 ) connected.

Bevorzugt umfassen solche ohmschen Kontakte (KV11, KV12, KH11, KH12) Titan.Such ohmic contacts preferably include ( KV11 , KV12 , KH11 , KH12 ) Titanium.

Erfindungsgemäße RegisterkonstruktionenRegister constructions according to the invention

Konstruktion eines Quantenregisters (CEQUREG) aus einem Quantenpunkt (NV) und einem Kernquantenpunkt (CI)Construction of a quantum register (CEQUREG) from a quantum dot (NV) and a nuclear quantum dot (CI)

Das grundlegende Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG), das zuvor bereits angedeutet wurde, umfasst ein Kern-Quantenbit (CQUB) und ein Quantenbit (QUB).The basic nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), which has already been hinted at, comprises a core quantum bit ( CQUB ) and a quantum bit ( QUB ).

Das allgemeine Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) umfasst mindestens ein Kern-Quantenbit (CQUB) und mindestens ein Quantenbit (QUB).The general nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) includes at least one core quantum bit ( CQUB ) and at least one quantum bit ( QUB ).

Im Folgenden wird ein Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) umfassend n, mindestens aber zwei Kern-Quantenbits (CQUB1 bis CQUBn) und ein Quantenbit (QUB) als Quanten-ALU (QUALU) bezeichnet.In the following a nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) comprising n, but at least two core quantum bits (CQUB1 to CQUBn) and one quantum bit ( QUB ) as quantum ALU ( QUALU ) designated.

Die Vorrichtung zur Ansteuerung eines Kernquantenpunkts (CI) des Kern-Quantenbits (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) weist bevorzugt eine Teilvorrichtung (LH, LV) auf, die bevorzugt auch eine Teilvorrichtung (LH, LV) der Vorrichtung zur Ansteuerung des Quantenpunkts (NV) des Quantenbits (QUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) ist.The device for controlling a nuclear quantum dot ( CI ) of the core quantum bit ( CQUB ) of the nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) preferably has a dividing device ( LH , LV ), which preferably also includes a dividing device ( LH , LV ) of the device for controlling the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) is.

Das erfindungsgemäße Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) umfasst daher eine Vorrichtung zur Ansteuerung des Kernquantenpunkts (CI) des Kernquantenbits (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und zur gleichzeitigen Ansteuerung des Quantenpunkts (NV) des Quantenbits (QUB) des Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG), mit einem gemeinsamen Substrat (D) des Kernquantenbits (CQUB) und des Quantenbits (QUB) und ggf. mit einer gemeinsamen epitaktischen Schicht (DEPI) des Kernquantenbits (CQUB) und des Quantenbits (QUB) und mit einer gemeinsamen Vorrichtung des Kernquantenbits (CQUB) und des Quantenbits (QUB), die zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes (B_RW, B_MW) am Ort des Kernquantenpunkts (CI) und am Ort des Quantenpunkts (CI) geeignet ist. Die gemeinsame epitaktische Schicht (DEPI), sofern vorhanden, ist bevorzugt auf dem gemeinsamen Substrat (D) aufgebracht. Ggf. werden die Kernquantenpunkte (Cl) zusammen mit der eptaktischen Schicht (DEPI) abgeschieden. Das gemeinsame Substrat (D) und/oder die ggf. vorhandene gemeinsame epitaktische Schicht (DEPI) weist eine Oberfläche (OF) auf. Der Kernquantenpunkt (Cl) weist typischerweise ein magnetisches Moment auf. Der Quantenpunkt (NV) ist bevorzugt ein paramagnetisches Zentrum in dem gemeinsamen Substrat (D) und/oder in der ggf. vorhandenen gemeinsamen epitaktischen Schicht (DEPI). Insbesondere kann es sich bei dem Quantenpunkt (NV) wieder um ein NV-Zentrum in Diamant und/oder ein ST1-Zetrum oder ein L2-Zentrum handeln, wenn Diamant verwendet wird. Die gemeinsame Vorrichtung, die zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes (B_RW,B_MW) geeignet ist und die bevorzugt zur Ansteuerung der Kernquantenpunkte (CI) und des Quantenpunkts ident, befindet sich wieder bevorzugt sich auf der Oberfläche des gemeinsamen Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen gemeinsamen epitaktischen Schicht (DEPI).The nuclear electron quantum register according to the invention ( CEQUREG ) therefore includes a device for controlling the nuclear quantum dot ( CI ) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) and for the simultaneous control of the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of the nuclear electron quantum register ( CEQUREG ), with a common substrate ( D. ) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) and the quantum bit ( QUB ) and possibly with a common epitaxial layer ( DEPI ) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) and the quantum bit ( QUB ) and with a common device of the nuclear quantum bit ( CQUB ) and the quantum bit ( QUB ), which are used to generate an electromagnetic wave field (B _RW , B _MW ) at the location of the nuclear quantum dot ( CI ) and at the location of the quantum dot ( CI ) suitable is. The common epitaxial layer ( DEPI ), if present, is preferred on the common substrate ( D. ) applied. Possibly. the nuclear quantum dots (Cl) together with the eptactic layer ( DEPI ) deposited. The common substrate ( D. ) and / or the possibly existing common epitaxial layer ( DEPI ) has a surface ( OF ) on. The nuclear quantum dot (Cl) typically has a magnetic moment. The quantum dot ( NV ) is preferably a paramagnetic center in the common substrate ( D. ) and / or in the possibly existing common epitaxial layer ( DEPI ). In particular, the quantum dot ( NV ) again be an NV center in diamond and / or an ST1 center or an L2 center if diamond is used. The common device which is suitable for generating an electromagnetic wave field (B _RW , B _MW ) and which is preferably used to control the nuclear quantum dots ( CI ) and the quantum dot is identical, is again preferably on the surface of the common substrate ( D. ) and / or the possibly existing common epitaxial layer ( DEPI ).

Bevorzugt ist die Vorrichtung aus horizontalen Leitungen und vertikalen Leitungen zur Erzeugung eines zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfeldes (B_RW,B_MW) geeignet. Dies kann bei der horizontalen Leitung (LH) und der vertikalen Leitung (LV) dadurch erreicht werden, dass der Strom in der horizontalen Leitung (LH) eine horizontale Stromkomponente mit einer Frequenz aufweist und dass der Strom in der vertikalen Leitung (LV) eine vertikale Stromkomponente mit dieser Frequenz aufweist ist. Dabei ist die vertikale Stromkomponente in der vertikalen Leitung (LV) bevorzugt um +/-90° gegenüber der horizontalen Stromkomponente in der horizontalen Leitung (LH) verschoben. Die durch diese Stromkomponenten erzeugten Anteile an der magnetischen Flussdichte des magnetischen Feldes überlagern sich dann im Bereich des bzw. der Kernquantenpunkte (CI) bzw. des Quantenpunkts (NV) so, dass sich dort ein links oder rechtsherum zirkularpolarisiertes Magnetfeld ergibt.The device composed of horizontal lines and vertical lines is preferably suitable for generating a circularly polarized electromagnetic wave field (B _RW , B _MW ). This can be the case with the horizontal line ( LH ) and the vertical line ( LV ) can be achieved in that the current in the horizontal line ( LH ) has a horizontal current component with a frequency and that the current in the vertical line ( LV ) has a vertical current component at this frequency. The vertical current component in the vertical line is ( LV ) preferably by +/- 90 ° compared to the horizontal current component in the horizontal line ( LH ) postponed. The portions of the magnetic flux density of the magnetic field generated by these current components then overlap in the area of the nuclear quantum dot (s) ( CI ) or the quantum dot ( NV ) so that there is a left or right circularly polarized magnetic field.

Ähnlich, wie zuvor im Falle des Kernquantenbits (CQUB) bzw. des Quantenbits (QUB) kann nun wieder ein virtuelles Lot längs einer virtuellen Lot-Linie (LOT) vom Ort des Kernquantenpunkts (CI) und/oder vom Ort des Quantenpunkts (NV) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden. Die virtuelle Lot-Linie (LOT) durchstößt wieder die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem Lotpunkt (LOTP). Wie zuvor befindet sich bevorzugt die Vorrichtung, die zur Erzeugung eines zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfeldes, insbesondere eines Radio und/oder Mikrowellenfeldes, geeignet ist, sich in der Nähe des Lot-Punktes (LOTP) oder am Lot-Punkt (LOTP).Similar to before in the case of the nuclear quantum bit ( CQUB ) or the quantum bit ( QUB ) a virtual plumb line along a virtual plumb line ( LOT ) from the location of the nuclear quantum dot ( CI ) and / or from the location of the quantum dot ( NV ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) be felled. The virtual plumb line ( LOT ) penetrates the surface again ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a plumb point ( LOTP ). As before, the device that is suitable for generating a circularly polarized electromagnetic wave field, in particular a radio and / or microwave field, is preferably located near the plumb point ( LOTP ) or at the plumb point ( LOTP ).

Ein vorschlagsgemäßes Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) umfasst somit bevorzugt eine horizontale Leitung (LH) und eine vertikale Leitung (LV) als Vorrichtung, die zur Erzeugung eines zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfeldes, insbesondere eines Radio und/oder Mikrowellenfeldes, geeignet ist,A proposed nuclear-electron quantum register ( CEQUREG ) thus preferably comprises a horizontal line ( LH ) and a vertical pipe ( LV ) as a device that is suitable for generating a circularly polarized electromagnetic wave field, in particular a radio and / or microwave field,

Wie zuvor befinden sich die horizontale Leitung (LH) und die vertikale Leitung (LV) bevorzugt auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI). Bevorzugt kreuzen sich die horizontale Leitung (LH) und die vertikale Leitung (LV) in der Nähe des virtuellen Lot-Punktes (LOTP) oder am Lot-Punkt (LOTP) in einem von null verschiedenen Kreuzungswinkel (α). Bevorzugt sind die horizontale Leitung (LH) von der vertikalen Leitung (LV) bevorzugt mittels einer elektrischen Isolation (IS) gegeneinander ausreichend elektrisch isoliert.As before, the horizontal duct ( LH ) and the vertical line ( LV ) preferably on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ). The horizontal lines preferably cross each other ( LH ) and the vertical line ( LV ) near the virtual plumb point ( LOTP ) or at the plumb point ( LOTP ) at a non-zero crossing angle ( α ). The horizontal line is preferred ( LH ) from the vertical pipe ( LV ) preferably by means of electrical insulation ( IS ) sufficiently electrically isolated from each other.

Wird das „grüne Licht“ zum Zurücksetzen der Quantenpunkte nicht von der Unterseite (US) her eingestrahlt, so sollten die horizontale Leitung (LH) und/oder die vertikale Leitung (LV) für „grünes Licht“ transparent sein. Dabei sollte bevorzugt insbesondere die horizontale Leitung (LH) und/oder die vertikale Leitung (LV) aus einem elektrisch leitenden und optisch für „grünes Licht“ transparenten Material, insbesondere aus Indium-Zinn-Oxid (gebräuchliche Abkürzung ITO) gefertigt sein.If the "green light" for resetting the quantum dots is not radiated from the bottom (US), the horizontal line ( LH ) and / or the vertical line ( LV ) be transparent for "green light". The horizontal line ( LH ) and / or the vertical line ( LV ) made of an electrically conductive material that is optically transparent for “green light”, in particular made of indium tin oxide (common abbreviation ITO ) be manufactured.

Bevorzugt ist der Winkel (α) im Wesentlichen ein rechter Winkel.The angle ( α ) essentially a right angle.

Bevorzugt umfasst das Substrat (D) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) Diamant. Bevorzugt handelt es sich um isotopenreinen Dimant aus ¹²C-Isotopen, die keinen magnetischen Kernspin aufweisen. In dem Fall ist in einer bevorzugten Variante der Kernquantenpunkt (Cl) der Atomkern eines ¹³C-Isotops, der dann im Gegensatz zu den meisten anderen ¹²C-Atomen des Substrats (D) einen magnetischen Kernspin aufweist und somit mit dem Quantenpunkt, beispielsweise mit einem NV-Zentrum, in Wechselwirkung treten kann. Dafür sollte der Quantenpunkt (NV) in der Nähe des ¹³C-Isotops angeordnet sein. Wie erwähnt ist der Quantenpunkt (NV) bevorzugt ein NV-Zentrum. Auch ist wieder die Verwendung von ST1 und L2-Zentren denkbar. Preferably the substrate comprises ( D. ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) Diamond. It is preferably an isotopically pure dimant composed of ¹² C isotopes which do not have any magnetic nuclear spin. In this case, in a preferred variant, the nuclear quantum dot (Cl) is the atomic nucleus of a ¹³ C isotope, which, in contrast to most of the other ¹² C atoms of the substrate ( D. ) has a magnetic nuclear spin and thus with the quantum dot, for example with a NV -Center, can interact. For this the quantum dot ( NV ) be arranged in the vicinity of the ¹³ C isotope. As mentioned, the quantum dot ( NV ) prefers an NV center. The use of ST1 and L2 centers is also conceivable again.

Der Begriff „Nähe“ hierbei so zu verstehen, dass das Magnetfeld des Kernspins des ¹³C-Atoms den Spin einer Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV), also beispielsweise der Elektronenkonfiguration eines NV-Zentrums (NV), beeinflussen kann und dass der Spin einer Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV) den Kernspin des ¹³C-Isotops, insbesondere über eine Dipol-Dipol Wechselwirkung, beeinflussen kann.The term "proximity" is to be understood here in such a way that the magnetic field of the nuclear spin of the ¹³ C atom corresponds to the spin of an electron configuration of the quantum dot ( NV ), for example the electron configuration of an NV center ( NV ), and that the spin of an electron configuration of the quantum dot ( NV ) can influence the nuclear spin of the ¹³ C isotope, in particular via a dipole-dipole interaction.

Ganz allgemein kann das Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) einen Quantenpunkt (NV) aufweisen, bei dem der Quantenpunkt (NV) ein paramagnetisches Zentrum mit einem Ladungsträger oder einer Ladungsträgerkonfiguration ist und in der Nähe des Kernquantenpunkts (CI) angeordnet ist. Der Ladungsträger bzw. die Ladungsträgerkonfiguration weist dabei einen Ladungsträger-Spin-Zustand auf. Der Kernquantenpunkt (Cl) weist einen Kern-Spin-Zustand auf. Der Begriff „Nähe“ ist hierbei, wie oben, hier so zu verstehen ist, dass der Kernspinzustand den Ladungsträger-Spin-Zustand beeinflussen kann und/oder umgekehrt, dass der Ladungsträger-Spin-Zustand den Kernspinzustand beeinflussen kann. Bevorzugt ist dabei der Frequenzbereich der Kopplungsstärke mindestens 1 kHz und/oder besser mindestens 1 MHz und weniger als 20 MHz. Anders ausgedrückt ist bevorzugt der Frequenzbereich der Kopplungsstärke 1 kHz bis 200 GHz und/oder besser 10 kHz bis 20 GHz und/oder besser 100 kHz bis 2 GHz und/oder besser 0,2 MHz bis 1 GHz und/oder besser 0,5 MHz bis 100 MHz und/oder besser 1 MHz bis 50 MHz, insbesondere besonders bevorzugt ca. 10 MHz.In general, the nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) a quantum dot ( NV ), in which the quantum dot ( NV ) is a paramagnetic center with a charge carrier or a charge carrier configuration and is near the nuclear quantum dot ( CI ) is arranged. The charge carrier or the charge carrier configuration has a charge carrier spin state. The nuclear quantum dot (Cl) has one Core spin state. As above, the term “proximity” is to be understood here in such a way that the nuclear spin state can influence the charge carrier spin state and / or, conversely, that the charge carrier spin state can influence the nuclear spin state. The frequency range of the coupling strength is preferably at least 1 kHz and / or better at least 1 MHz and less than 20 MHz. In other words, the frequency range of the coupling strength is preferably 1 kHz to 200 GHz and / or better 10 kHz to 20 GHz and / or better 100 kHz to 2 GHz and / or better 0.2 MHz to 1 GHz and / or better 0.5 MHz up to 100 MHz and / or better 1 MHz to 50 MHz, particularly preferably about 10 MHz.

Konstruktion einer Quanten-ALU (QUALU)Construction of a quantum ALU (QUALU)

Nachdem nun die Begriffe Quantenbit (QUB), Kernquantenbit (CQUB), Quantenregister (QUREG) und Kernquantenregister (CQUREG) sowie Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) beschrieben wurden, wird nun die erste Quantencomputerkomponente definiert. Sie wird im Folgenden Quanten-ALU (QUALU) genannt. Sie besitzt einen ersten Quantenpunkt (NV), beispielsweise ein NV-Zentrum (NV), das quasi als Terminal für den Standardblock „Quanten-ALU (QUALU)“ dient. Dieses Terminal kann dann über eine überlappende Kette von Quantenregistern (QUREG) aus mindestens zwei Quantenpunkten (NV) mit einem anderen Quantenpunkt (NV) einer anderen QuantenALU (QUALU) gekoppelt werden. Die überlappende Kette von Quantenregistern (QUREG) spielt in der hier vorgeschlagenen Architektur somit die Rolle eines Quantenbusses (QUBUS) analog zu einem Datenbus in einem normalen Mikrorechner. Jedoch werden nicht die Daten über diesen Quantenbus (QUBUS) transportiert, sondern Abhängigkeiten. Die eigentlichen Berechnungen werden dann in den jeweiligen Quanten-ALUs (QUALU) durchgeführt, die an den Quantenbus (QUBUS) über ihre Quantenpunkte (NV) angeschlossen sind. Dies ist die grundlegende Idee des hier dargestellten Quantencomputers. Er ist eine Kombination aus QuantenALUs, bestehend aus Kern-Elektron-Quantenregistern (CEQUREG), verbunden über Quantenbusse (QUBUS) bestehend aus Quantenregistern (QUREG) in verschiedensten Topologien.Now that the terms quantum bit ( QUB ), Nuclear quantum bit ( CQUB ), Quantum register ( QUREG ) and nuclear quantum register ( CQUREG ) as well as nuclear electron quantum register ( CEQUREG ), the first quantum computer component will now be defined. In the following it is called quantum ALU ( QUALU ) called. It has a first quantum dot ( NV ), for example an NV center ( NV ), which acts as a terminal for the standard block "Quantum ALU ( QUALU ) "Serves. This terminal can then be accessed via an overlapping chain of quantum registers ( QUREG ) from at least two quantum dots ( NV ) with another quantum dot ( NV ) another quantum ALU ( QUALU ) coupled. The overlapping chain of quantum registers ( QUREG ) thus plays the role of a quantum bus in the architecture proposed here ( QUBUS ) analogous to a data bus in a normal microcomputer. However, the data via this quantum bus ( QUBUS ) transported, but dependencies. The actual calculations are then carried out in the respective quantum ALUs ( QUALU ) performed on the quantum bus ( QUBUS ) about their quantum dots ( NV ) are connected. This is the basic idea of the quantum computer presented here. It is a combination of quantum ALUs, consisting of core-electron quantum registers ( CEQUREG ), connected via quantum buses ( QUBUS ) consisting of quantum registers ( QUREG ) in various topologies.

Eine solche QuantenALU (QUALU) umfasst daher bevorzugt ein erstes Kern-Quantenbit (CQUB1) und typischerweise mindestens ein zweites Kern-Quantenbit (CQUB2). Bevorzugt weist eine solche QuantenALU (QUALU) eine massiv höhere Anzahl p an Kern-Quantenbits (CQUB1 bis CQUBp) auf. Da die Abstände von dem jeweiligen Kernquantenpunkt (Clj) des j-ten Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREGj) der p Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG1 bis CEQUREGp) der QuantenALU (QUALU) zu dem vorzugsweise gemeinsamen Quantenpunkt (NV) der p Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG1 bis CEQUREGp) in der Regel unterschiedlich sind, sind die Kopplungsstärken und damit die im Folgenden erläuterten Elektron-Kern-Resonanzfrequenzen und die Kern-Elektron-Resonanzfrequenzen für die jeweiligen Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREGj) (1≤j≤p) der p Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG1 bis CEQUREGp) unterschiedlich. Somit ist eine Adressierung der einzelnen Kernquantenpunkte (Clj) der p Kernquantenpunkte (CI1 bis Clp) der Quanten-ALU (QUALU) möglich.Such a quantum ALU ( QUALU ) therefore preferably comprises a first core quantum bit (CQUB1) and typically at least one second core quantum bit (CQUB2). Such a quantum ALU ( QUALU ) has a massively higher number p of core quantum bits (CQUB1 to CQUBp). Since the distances from the respective nuclear quantum point (Clj) of the j-th nucleus-electron quantum register (CEQUREGj) of the p nucleus-electron quantum register (CEQUREG1 to CEQUREGp) of the quantum ALU ( QUALU ) to the preferably common quantum dot ( NV ) the p core-electron quantum registers (CEQUREG1 to CEQUREGp) are usually different, the coupling strengths and thus the electron-core resonance frequencies and the core-electron resonance frequencies for the respective core-electron quantum registers (CEQUREGj ) (1≤j≤p) of the p nuclear electron quantum registers (CEQUREG1 to CEQUREGp) differ. Addressing the individual nuclear quantum dots (Clj) of the p nuclear quantum dots ( CI1 to Clp) of the quantum ALU ( QUALU ) possible.

Eine Quanten-ALU (QUALU) umfasst also bevorzugt ein Quantenbit (QUB), das mit dem ersten Kern-Quantenbit (CQUB1) ein erstes Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG1) bildet und mit dem zweiten Kern-Quantenbit (CQUB2) ein zweites Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG2) bildet.A quantum ALU ( QUALU ) therefore preferably comprises a quantum bit ( QUB ), which forms a first core-electron quantum register (CEQUREG1) with the first core quantum bit (CQUB1) and forms a second core-electron quantum register (CEQUREG2) with the second core quantum bit (CQUB2).

Besonders bevorzugt weist die Vorrichtung zur Ansteuerung des ersten Kernquantenpunkts (CI1) des ersten Kern-Quantenbits (CQUB1) des ersten Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG1) eine Teilvorrichtung (LH, LV) auf, die auch die Teilvorrichtung (LH, LV) der Vorrichtung zur Ansteuerung des Quantenpunkts (NV) des Quantenbits (QUB) des ersten Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG1) ist und die auch die Vorrichtung zur Ansteuerung des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) des zweiten Kern-Quantenbits (CQUB2) des zweiten Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG2) ist.The device for controlling the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit (CQUB1) of the first nuclear electron quantum register (CEQUREG1) a sub-device ( LH , LV ), which also includes the dividing device ( LH , LV ) of the device for controlling the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of the first nuclear electron quantum register (CEQUREG1) and which is also the device for controlling the second nuclear quantum dot ( CI2 ) of the second nuclear quantum bit (CQUB2) of the second nuclear electron quantum register (CEQUREG2).

Konstruktion eines homogenen Quantenregisters (QUREG)Construction of a homogeneous quantum register (QUREG)

Ein homogenes Quantenregister (QUREG) oder kurz nur Quantenregister (QUREG) umfass nur Quantenpunkte (NV) eines Quantenpunkttyps. Ein solches Quantenregister umfasst bevorzugt ein erstes Quantenbit (QUB1) und mindestens ein zweites Quantenbit (QUB2). Eine Kette aus solchen Quantenregistern (QUB) ist der wesentliche Teil des im Folgenden erläuterten Quantenbusses (QUBUS), der den Transport von Abhängigkeiten erlaubt. Die Eigenschaft der Homogenität des Quantenregisters (QUREG) drückt sich vorschlagsgemäß so aus, dass der erste Quantenpunkttyp des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) gleich dem zweiten Quantenpunkttyp des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) ist. Beispielsweise kann es sich bei dem ersten Quantenpunkttyp um ein NV-Zentrum in Diamant als Substrat handeln und bei dem zweiten Quantenpunkttyp ebenfalls um ein NV-Zentrum im gleichen Substrat handeln.A homogeneous quantum register ( QUREG ) or just quantum registers ( QUREG ) includes only quantum dots ( NV ) of a quantum dot type. Such a quantum register preferably comprises a first quantum bit ( QUB1 ) and at least a second quantum bit ( QUB2 ). A chain of such quantum registers ( QUB ) is the essential part of the quantum bus explained below ( QUBUS ), which allows the transport of dependencies. The property of homogeneity of the quantum register ( QUREG ) is expressed as proposed that the first quantum dot type of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) equal to the second quantum dot type of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) is. For example, the first quantum dot type can be an NV center in diamond as a substrate and the second quantum dot type can likewise be an NV center in the same substrate.

Typischerweise ist das Substrat (D) dem ersten Quantenbit (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) und dem zweiten Quantenbit (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) gemeinsam. Im Folgenden wird zur besseren Klarheit der Quantenpunkt (NV) des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) der erste Quantenpunkt (NV1) genannt und der Quantenpunkt (NV) des zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) der zweite Quantenpunkt (NV2) genannt. Analog wird zur besseren Klarheit im Folgenden die horizontale Leitung (LH) des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) im Folgenden als erste horizontale Leitung (LH1) bezeichnet und die horizontale Leitung (LH) des zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) als die zweite horizontale Leitung (LH2) bezeichnet. Ebenso wird im Folgenden die vertikale Leitung (LV) des ersten Quantenbits (QUB1) im Folgenden als erste vertikale Leitung (LV1) bezeichnet und die vertikale Leitung (LV) des zweiten Quantenbits (QUB2) im Folgenden als zweite vertikale Leitung (LV2) bezeichnet. Es ist sinnvoll, wenn z.B. die erste horizontale Leitung (LH1) identisch mit der zweiten horizontalen Leitung (LH2) ist. Alternativ ist es sinnvoll, wenn z.B. die erste vertikale Leitung (LV1) identisch mit der zweiten vertikalen Leitung (LV2) ist.Typically the substrate is ( D. ) the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) and the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) together. In the following, the quantum dot ( NV ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) the first quantum dot ( NV1 ) and the quantum dot ( NV ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) the second quantum dot ( NV2 ) called. For the sake of clarity, the horizontal line ( LH ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) hereinafter as the first horizontal line ( LH1 ) and the horizontal line ( LH ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) as the second horizontal line ( LH2 ) designated. The vertical line ( LV ) of the first quantum bit ( QUB1 ) hereinafter referred to as the first vertical line ( LV1 ) and the vertical line ( LV ) of the second quantum bit ( QUB2 ) hereinafter referred to as the second vertical line ( LV2 ) designated. It makes sense if, for example, the first horizontal line ( LH1 ) identical to the second horizontal line ( LH2 ) is. Alternatively, it makes sense if, for example, the first vertical line ( LV1 ) identical to the second vertical pipe ( LV2 ) is.

Das Quantenregister (QUREG) sollte zur Erfüllung der bestimmungsgemäßen Funktion so klein gebaut werden, dass das Magnetfeld des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) das Verhalten des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) zumindest zeitweise beeinflusst und/oder dass das Magnetfeld des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) das Verhalten des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) zumindest zeitweise beeinflusst.The quantum register ( QUREG ) should be built so small to fulfill the intended function that the magnetic field of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) the behavior of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) at least temporarily and / or that the magnetic field of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) the behavior of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) at least temporarily influenced.

Bevorzugt ist hierzu der räumliche Abstand (sp12) zwischen dem ersten Quantenpunkt (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) so klein, dass das Magnetfeld des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) das Verhalten des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) zumindest zeitweise beeinflusst, und/oder dass das Magnetfeld des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) das Verhalten des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) zumindest zeitweise beeinflusst. Bevorzugt beträgt hierzu der zweite Abstand (sp12) zwischen dem ersten Quantenpunkt (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) weniger als 50 nm und/oder weniger als 30 nm und/oder weniger als 20 nm und/oder weniger als 10 nm beträgt und/oder weniger als 10 nm und/oder weniger als 5 nm und/oder weniger als 2 nm, und/oder der zweite Abstand (sp12) zwischen dem ersten Quantenpunkt (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) zwischen 30 nm und 2 nm und/oder weniger als 10 nm und/oder weniger als 5 nm und/oder weniger als 2 nm.The spatial distance ( sp12 ) between the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) and the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) so small that the magnetic field of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) the behavior of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) at least temporarily, and / or that the magnetic field of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) the behavior of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) at least temporarily influenced. The second distance is preferably ( sp12 ) between the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) and the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) is less than 50 nm and / or less than 30 nm and / or less than 20 nm and / or less than 10 nm and / or less than 10 nm and / or less than 5 nm and / or less than 2 nm, and / or the second distance ( sp12 ) between the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) and the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) between 30 nm and 2 nm and / or less than 10 nm and / or less than 5 nm and / or less than 2 nm.

Ein solches Quantenregister kann verkettet werden. Das zuvor beschriebene Zwei-Bit-Quantenregister wurde längs der horizontalen Leitung (LH) aufgereiht, die den beiden Quantenbits (QUB1, QUB2) gemeinsam ist. Statt der horizontalen Aneinanderreihung ist eine vertikale Aneinanderreihung längs der vertikalen Leitung ebenso denkbar. Die horizontale und die vertikale Leitung tauschen dann die Funktion. Auch ist eine zweidimensionale Aneinanderreihung denkbar, was einer Kombination dieser Möglichkeiten entspricht.Such a quantum register can be chained. The previously described two-bit quantum register was built along the horizontal line ( LH ) lined up that correspond to the two quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) is common. Instead of a horizontal line-up, a vertical line-up along the vertical line is also conceivable. The horizontal and vertical lines then swap functions. A two-dimensional stringing together is also conceivable, which corresponds to a combination of these possibilities.

Statt eines Zweibit-Quantenregisters (QUREG) ist auch die Aneinanderreihung von n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) denkbar. Beispielhaft wird hier ein Dreibit-Quantenregister beschrieben, das längs der horizontalen Leitung (LH) beispielhaft fortgesetzt wird. Für folgende Quantenbits (QUB4 bis QUBn) gilt dann entsprechendes. Das Quantenregister kann natürlich auch in die andere Richtung um m Quantenbits (QUB0 bis QUB(m-1)) werden. Zur Vereinfachung der Beschreibung beschränkt sich der hier vorgelegte Text auf positive Werte der Indices von 1 bis n. Die im Folgenden beschriebenen Prinzipien für ein Dreibit-Quantenregister können daher auf ein Quantenregister mit mehr als drei Quantenbits übertragen werden. Daher werden diese Prinzipien für ein Mehrbitquantenregister nicht mehr ausgeführt, da sie sich für den Fachmann aus der folgenden Beschreibung eines Dreibit-Quantenregisters leicht ergeben. Solche Mehrbitquantenregister sind von der Beanspruchung ausdrücklich mit umfasst.Instead of a two-bit quantum register ( QUREG ) is also the stringing together of n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) conceivable. A three-bit quantum register is described here as an example, which is located along the horizontal line ( LH ) is continued as an example. For the following quantum bits ( QUB4 to QUBn ) then the same applies. The quantum register can of course also move in the other direction by m quantum bits (QUB0 to QUB (m-1)). To simplify the description, the text presented here is limited to positive values of the indices from 1 to n. The principles described below for a three-bit quantum register can therefore be transferred to a quantum register with more than three quantum bits. Therefore, these principles are no longer carried out for a multi-bit quantum register, since they will be readily apparent to those skilled in the art from the following description of a three-bit quantum register. Such multi-bit quantum registers are expressly included in the claim.

Ein Dreibit-Quantenregister ist dann ein Quantenregister, wie es zuvor beschrieben wurde, mit mindestens einem dritten Quantenbit (QUB3) entsprechend der vorhergehenden Beschreibung. Bevorzugt sind dann der erste Quantenpunkttyp des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) und der zweite Quantenpunkttyp des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) gleich dem dritten Quantenpunkttyp des dritten Quantenpunkts (NV3) des dritten Quantenbits (QUB3).A three-bit quantum register is then a quantum register, as described above, with at least a third quantum bit ( QUB3 ) according to the previous description. The first quantum dot type of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) and the second quantum dot type of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) equal to the third quantum dot type of the third quantum dot ( NV3 ) of the third quantum bit ( QUB3 ).

Bevorzugt ist bei einem solchen beispielhaften Dreibit-Quantenregister das Substrat (D) dem ersten Quantenbit (QUB1) und dem zweiten Quantenbit (QUB2) und dem dritten Quantenbit (QUB3) gemeinsam. Der Quantenpunkt (NV) des dritten Quantenbits (QUB3) wird im Folgenden als dritter Quantenpunkt (NV3) bezeichnet. Bevorzugt ist die horizontale Leitung (LH) des dritten Quantenbits (QUB3) die besagte erste horizontale Leitung (LH1) und damit gemeinsam mit der horizontalen Leitung (LH) des zweiten Quantenbits (QUB2) und der horizontalen Leitung (LH) des ersten Quantenbits (QUB1). Die vertikale Leitung (LV) des dritten Quantenbits (QUB3) wird im Folgenden als dritte vertikale Leitung (LV3) bezeichnet. Statt dieser Aufreihung der Quantenbits längs der ersten horizontalen Leitung (LH1) sind, wie bereits erwähnt andere Aufreihungen denkbar.In such an exemplary three-bit quantum register, the substrate ( D. ) the first quantum bit ( QUB1 ) and the second quantum bit ( QUB2 ) and the third quantum bit ( QUB3 ) together. The quantum dot ( NV ) of the third quantum bit ( QUB3 ) is hereinafter referred to as the third quantum dot ( NV3 ) designated. The horizontal line is preferred ( LH ) of the third quantum bit ( QUB3 ) said first horizontal line ( LH1 ) and thus together with the horizontal line ( LH ) of the second quantum bit ( QUB2 ) and the horizontal line ( LH ) of the first quantum bit ( QUB1 ). The vertical line ( LV ) of the third quantum bit ( QUB3 ) is hereinafter referred to as the third vertical line ( LV3 ) designated. Instead of this alignment of the quantum bits along the first horizontal line ( LH1 ), as already mentioned, other alignments are possible.

Um nun einen Transport von Abhängigkeiten von Quanteninformationen zu ermöglichen, ist es sinnvoll, wenn das Magnetfeld des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) das Verhalten des dritten Quantenpunkts (NV3) des dritten Quantenbits (QUB3) zumindest zeitweise beeinflussen kann und/oder wenn das Magnetfeld des dritten Quantenpunkts (NV3) des dritten Quantenbits (QUB3) das Verhalten des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) zumindest zeitweise beeinflussen kann. Hierdurch entsteht dabei das, was im Folgenden als Quantenbus bezeichnet wird und zum Transport von Abhängigkeiten der Quanteninformationen der Quantenpunkte des so entstehenden Quantenbusses (QUBUS) dient.In order to enable the transport of dependencies on quantum information, it makes sense if the magnetic field of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) the behavior of the third quantum dot ( NV3 ) of the third quantum bit ( QUB3 ) at least temporarily and / or if the magnetic field of the third quantum dot ( NV3 ) of the third quantum bit ( QUB3 ) the behavior of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) can influence at least temporarily. This creates what is referred to below as the quantum bus and is used to transport the dependencies of the quantum information of the quantum dots of the resulting quantum bus ( QUBUS ) serves.

Um diese Abhängigkeiten zu ermöglichen, ist es sinnvoll, wenn der räumliche Abstand (sp23) zwischen dem dritten Quantenpunkt (NV3) des dritten Quantenbits (QUB3) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) so klein ist, dass das Magnetfeld des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) das Verhalten des dritten Quantenpunkts (NV3) des dritten Quantenbits (QUB3) zumindest zeitweise beeinflussen kann, und/oder dass das Magnetfeld des dritten Quantenpunkts (NV3) des dritten Quantenbits (QUB3) das Verhalten des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) zumindest zeitweise beeinflussen kann.In order to enable these dependencies, it is useful if the spatial distance (sp23) between the third quantum dot ( NV3 ) of the third quantum bit ( QUB3 ) and the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) is so small that the magnetic field of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) the behavior of the third quantum dot ( NV3 ) of the third quantum bit ( QUB3 ) at least temporarily, and / or that the magnetic field of the third quantum dot ( NV3 ) of the third quantum bit ( QUB3 ) the behavior of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) can influence at least temporarily.

Um diese Kopplung zu erreichen, ist es wieder sinnvoll, wenn der räumliche Abstand (sp23) zwischen dem dritten Quantenpunkt (NV3) des dritten Quantenbits (QUB3) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) weniger als 50 nm und/oder weniger als 30 nm und/oder weniger als 20 nm und/oder weniger als 10 nm beträgt und/oder weniger als 10 nm und/oder weniger als 5 nm und/oder weniger als 2 nm beträgt und/oder wenn der räumliche Abstand (sp23) zwischen dem dritten Quantenpunkt (NV3) des dritten Quantenbits (QUB3) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) zwischen 30 nm und 2 nm und/oder weniger als 10 nm und/oder weniger als 5 nm und/oder weniger als 2 nm, beträgt.To achieve this coupling, it is again useful if the spatial distance (sp23) between the third quantum dot ( NV3 ) of the third quantum bit ( QUB3 ) and the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) is less than 50 nm and / or less than 30 nm and / or less than 20 nm and / or less than 10 nm and / or is less than 10 nm and / or less than 5 nm and / or less than 2 nm and / or if the spatial distance (sp23) between the third quantum dot ( NV3 ) of the third quantum bit ( QUB3 ) and the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) between 30 nm and 2 nm and / or less than 10 nm and / or less than 5 nm and / or less than 2 nm.

Wie oben bereits erläutert, sind die Quantenbits (QUB) des Quantenregisters (QUREG) bevorzugt in einem eindimensionalen Gitter angeordnet. Eine Anordnung in einem zweidimensionalen Gitter ist möglich, aber nicht so vorteilhaft, da dann die Stromgleichungen nicht mehr ohne Weiteres eindeutig gelöst werden können.As already explained above, the quantum bits ( QUB ) of the quantum register ( QUREG ) preferably arranged in a one-dimensional grid. An arrangement in a two-dimensional grid is possible, but not so advantageous, since the current equations can then no longer be solved clearly without further ado.

Bevorzugt sind somit die Quantenbits (QUB) des Quantenregisters (QUREG) in einem ein- oder zweidimensionalen Gitter aus Elementarzellen von Anordnungen von einem oder mehreren Quantenpunkten (NV) mit einem zweiten Abstand (sp12) als Gitterkonstante für den Abstand zwischen den jeweiligen Elementarzellen angeordnet.The quantum bits ( QUB ) of the quantum register ( QUREG ) in a one or two-dimensional lattice of unit cells of arrangements of one or more quantum dots ( NV ) with a second distance ( sp12 ) arranged as a lattice constant for the distance between the respective unit cells.

Konstruktion eines inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG)Construction of an inhomogeneous quantum register ( IHQUREG )

Ein inhomogenes Quantenregister (IHQUREG) besteht nun im Gegensatz zu einem homogenen Quantenregister (QUREG) aus Quantenpunkten (NV) unterschiedlicher Quantenpunkttypen. Beispielsweise kann es sich bei einem Quantenpunkt (NV) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) um ein NV-Zentrum (NV) als einen ersten Quantenpunkttyp handeln und bei einem anderen Quantenpunkt (NV) einem Quantenpunkt (NV) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) um ein SiV-Zentrum als einen zweiten Quantenpunkttyp handeln.An inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) now exists in contrast to a homogeneous quantum register ( QUREG ) from quantum dots ( NV ) of different quantum dot types. For example, a quantum dot ( NV ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) around an NV center ( NV ) act as a first quantum dot type and with another quantum dot ( NV ) a quantum dot ( NV ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) be a SiV center as a second type of quantum dot.

Ein inhomogenes Quantenregister (IHQUREG) umfasst somit bevorzugt ein erstes Quantenbit (QUB1) und mindestens ein zweites Quantenbit (QUB2), wobei der erste Quantenpunkttyp des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) vom zweiten Quantenpunkttyp des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) verschieden ist.An inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) thus preferably comprises a first quantum bit ( QUB1 ) and at least a second quantum bit ( QUB2 ), where the first quantum dot type of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) of the second quantum dot type of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) is different.

Bevorzugt ist jedoch das Substrat (D) dem ersten Quantenbit (QUB1) und dem zweiten Quantenbit (QUB2) gemeinsam. Im Folgenden wird auch hier der Quantenpunkt (NV) des ersten Quantenbits (QUB1) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) der erste Quantenpunkt (NV1) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) genannt und der Quantenpunkt (NV) des zweiten Quantenbits (QUB2) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) der zweite Quantenpunkt (NV2) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) genannt.However, preferred is the substrate ( D. ) the first quantum bit ( QUB1 ) and the second quantum bit ( QUB2 ) together. In the following, the quantum dot ( NV ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) the first quantum dot ( NV1 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) and the quantum dot ( NV ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) the second quantum dot ( NV2 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) called.

Analog dazu wird wieder die horizontale Leitung (LH) des ersten Quantenbits (QUB1) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) im Folgenden als erste horizontale Leitung (LH1) bezeichnet und die horizontale Leitung (LH) des zweiten Quantenbits (QUB2) als zweite horizontale Leitung (LH2) bezeichnet.The horizontal line ( LH ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) hereinafter as the first horizontal line ( LH1 ) and the horizontal line ( LH ) of the second quantum bit ( QUB2 ) as the second horizontal line ( LH2 ) designated.

In analoger Weise wird bevorzugt die vertikale Leitung (LV) des ersten Quantenbits (QUB1) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) im Folgenden als erste vertikale Leitung (LV1) bezeichnet und die vertikale Leitung (LV) des zweiten Quantenbits (QUB2) im Folgenden als zweite vertikale Leitung (LV2) bezeichnet. Es ist sinnvoll, wenn z.B. die erste horizontale Leitung (LH1) identisch mit der zweiten horizontalen Leitung (LH1) ist. Alternativ ist es sinnvoll, wenn z.B. die erste vertikale Leitung (LV1) identisch mit der zweiten vertikalen Leitung (LV1) ist.In an analogous way, the vertical line is preferred ( LV ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) hereinafter referred to as the first vertical line ( LV1 ) and the vertical line ( LV ) of the second quantum bit ( QUB2 ) hereinafter referred to as the second vertical line ( LV2 ) designated. It makes sense if, for example, the first horizontal line ( LH1 ) identical to the second horizontal line ( LH1 ) is. Alternatively, it makes sense if, for example, the first vertical line ( LV1 ) identical to the second vertical pipe ( LV1 ) is.

Bevorzugt wird das inhomogene Quantenregister (IHQUREG) so gestaltet, dass das Magnetfeld des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) das Verhalten des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) zumindest zeitweise beeinflusst und/oder dass das Magnetfeld des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) das Verhalten des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) zumindest zeitweise beeinflusst.The inhomogeneous quantum register is preferred ( IHQUREG ) designed so that the magnetic field of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) the behavior of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) at least temporarily and / or that the magnetic field of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) the behavior of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) at least temporarily influenced.

Hierzu wird wieder bevorzugt der räumliche Abstand (sp12) zwischen dem ersten Quantenpunkt (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) so klein gewählt, dass das Magnetfeld des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) das Verhalten des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) zumindest zeitweise beeinflusst, und/oder dass das Magnetfeld des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) das Verhalten des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) zumindest zeitweise beeinflusst. Bevorzugt beträgt der zweite Abstand (sp12) zwischen dem ersten Quantenpunkt (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) weniger als 50 nm und/oder besser weniger als 30 nm und/oder besser weniger als 20 nm und/oder besser weniger als 10 nm beträgt und/oder besser weniger als 10 nm und/oder besser weniger als 5 nm und/oder besser weniger als 2 nm, und/oder der zweite Abstand (sp12) zwischen dem ersten Quantenpunkt (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) beträgt bevorzugt zwischen 30 nm und 2 nm und/oder besser weniger als 10 nm und/oder besser weniger als 5 nm und/oder besser weniger als 2 nm.For this purpose, the spatial distance ( sp12 ) between the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) and the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) chosen so small that the magnetic field of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) the behavior of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) at least temporarily, and / or that the magnetic field of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) the behavior of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) at least temporarily influenced. The second distance is preferably ( sp12 ) between the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) and the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) less than 50 nm and / or better less than 30 nm and / or better less than 20 nm and / or better less than 10 nm and / or better less than 10 nm and / or better less than 5 nm and / or better less than 2 nm, and / or the second distance ( sp12 ) between the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) and the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) is preferably between 30 nm and 2 nm and / or better less than 10 nm and / or better less than 5 nm and / or better less than 2 nm.

Bevorzugt sind die Quantenbits des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) aus Elementarzellen von Anordnungen von zwei oder mehreren Quantenbits in einem ein- oder zweidimensionalen Gitter für die jeweilige Elementarzelle angeordnet.The quantum bits of the inhomogeneous quantum register are preferred ( IHQUREG ) from unit cells of arrangements of two or more quantum bits arranged in a one- or two-dimensional lattice for the respective unit cell.

Bevorzugt sind die Quantenbits des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) in einem ein- oder zweidimensionalen Gitter aus Elementarzellen von Anordnungen bestehend aus einem oder mehreren Quantenbits mit einem zweiten Abstand (sp12) als Gitterkonstante für die jeweilige Elementarzelle angeordnet.The quantum bits of the inhomogeneous quantum register are preferred ( IHQUREG ) in a one- or two-dimensional lattice of unit cells of arrangements consisting of one or more quantum bits with a second distance ( sp12 ) arranged as a lattice constant for the respective unit cell.

Konstruktion eines Kernquantenregisters (CCQUREG)Construction of a Nuclear Quantum Register (CCQUREG)

Ein weiterer Aspekt des Konzepts betrifft ein Kern-Kern-Quantenregister (CCQUREG). Das Kern-Kern-Quantenregister (CCQUREG) umfasst ein erstes Kernquantenbit (CQUB1) und, wie zuvor beschrieben mindestens ein zweites solches Kernquantenbit (CQUB2). Wichtig ist hierbei, dass die Kernquantenpunkte (CI1, CI2) der Kernquantenbits (CQUB1, CQUB2) so dicht bei einander positioniert sein sollten, dass sie miteinander wechselwirken können, ohne dass dazu ein Quantenpunkt (NV), also beispielsweise ein NV-Zentrum (NV), zur Hilfe genommen werden muss. Aufgrund der Schwierigkeiten bei dieser sehr dichten Platzierung wird dieses Kernquantenregister (CCQUREG) hier nur der Vollständigkeit halber aufgeführt. Derzeit ist eine Fertigung nur durch einen Zufallsprozess möglich, bei dem die Kernquantenpunkte (CI1, CI2) zufällig nah genug beieinander zu liegen kommen.Another aspect of the concept concerns a core-core quantum register ( CCQUREG ). The core-core quantum register ( CCQUREG ) comprises a first core quantum bit (CQUB1) and, as described above, at least one second such core quantum bit (CQUB2). It is important here that the nuclear quantum dots ( CI1 , CI2 ) of the nuclear quantum bits (CQUB1, CQUB2) should be positioned so close to each other that they can interact with each other without the need for a quantum dot NV ), for example an NV center ( NV ) must be taken to help. Due to the difficulties with this very dense placement, this nuclear quantum register ( CCQUREG ) listed here for the sake of completeness. Production is currently only possible through a random process in which the nuclear quantum dots ( CI1 , CI2 ) happen to come close enough to each other.

Nichtsdestotrotz können solche Kern-Quantenregister (CCQUREG) mittels Implantation kernspinbehafteter Isotope in das Substrat (D) schon heute mit sehr niedriger Ausbeute hergestellt werden. Wird Diamant als Substrat (D) verwendet, können beispielsweise chemische Verbindungen mit mehreren ¹³C-Atomen, also beispielsweise organische Moleküle, implantiert werden. Hierdurch kommen die ¹³C-Isotope nahe beieinander zu liegen. Umfasst das Molekül auch ein Stickstoffatom, so kann eine Quanten-ALU (QUALU), wie oben beschrieben, auf diese Weise sehr einfach hergestellt in Diamant als Substrat (D) hergestellt werden. Das Substrat (D) wird bevorzugt zuvor durch Anbringen von Justiermarken vorbereitet. Dies kann durch Lithografie und zwar im Besonderen durch Elektronen- und/oder lonenstrahllithografie erfolgen. Das Molekül wird implantiert, anschließend wird ein Temperaturschritt zum Ausheilen des Kristalls, z.B. des Diamantsubstrats, durchgeführt. Später im Prozess wird die Lage des entstandenen Quantenpunkts, beispielsweise eines NV-Zentrums, optisch durch Bestrahlung mit „grünem Licht“ festgestellt, dass im Falle von NV-Zentren in Diamant beispielsweise die NV-Zentren zur roten Fluoreszenz angeregt. Bevorzugt geschieht dies in einem STED-Mikroskop. Hierdurch ist die Lokalisierung mit ausreichender Genauigkeit relativ zu den zuvor aufgebrachten Justiermarken möglich. Bevorzugt in Abhängigkeit von dem Lokalisierungsergebnis erfolgt dann z.B. mittels Elektronenstrahllithografie der Fertigung der horizontalen und vertikalen Leitungen (LV, LH).Nevertheless, such core quantum registers ( CCQUREG ) by implantation of isotopes with nuclear spin in the substrate ( D. ) can already be produced today with very low yields. If diamond is used as a substrate ( D. ), chemical compounds with several ¹³ carbon atoms, for example organic molecules, can be implanted. As a result, the ¹³ C isotopes come to lie close together. If the molecule also includes a nitrogen atom, then a Quantum ALU ( QUALU ), as described above, produced in this way very easily using diamond as a substrate ( D. ) getting produced. The substrate ( D. ) is preferably prepared beforehand by attaching alignment marks. This can be done by lithography, in particular by electron and / or ion beam lithography. The molecule is implanted, then a temperature step is carried out to anneal the crystal, for example the diamond substrate. Later in the process, the position of the resulting quantum dot, for example an NV center, is determined optically by irradiation with “green light”. In the case of NV centers in diamond, for example, the NV centers are excited to red fluorescence. This is preferably done in a STED microscope. This enables the localization with sufficient accuracy relative to the previously applied alignment marks. Preferably, depending on the localization result, the horizontal and vertical lines are then manufactured using electron beam lithography ( LV , LH ).

Wie zuvor ist auch hier typischerweise das Substrat (D) dem ersten Kernquantenbit (CQUB1) und dem zweiten Kernquantenbit (CQUB2) gemeinsam. Der Kernquantenpunkt (Cl) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) wird im Folgenden als der erste Kernquantenpunkt (CI1) und der Kernquantenpunkt (Cl) des zweiten Quantenbits (CQUB2) im Folgenden als der zweite Kernquantenpunkt (CI2) bezeichnet. Analog zu den zuvor beschriebenen Registern wird die horizontale Leitung (LH) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) im Folgenden als erste horizontale Leitung (LH1) und die horizontale Leitung (LH) des zweiten Kernquantenbits (CQUB2) die besagte erste horizontale Leitung (LH1) und die vertikale Leitung (LV) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) im Folgenden als erste vertikale Leitung (LV1) und die vertikale Leitung (LV) des zweiten Kernquantenbits (CQUB2) im Folgenden als zweite vertikale Leitung (LV2) bezeichnet.As before, the substrate ( D. ) the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) together. The nuclear quantum dot (Cl) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) is hereinafter referred to as the first nuclear quantum dot ( CI1 ) and the nuclear quantum dot (Cl) of the second quantum bit ( CQUB2 ) hereinafter referred to as the second nuclear quantum dot ( CI2 ) designated. Similar to the registers described above, the horizontal line ( LH ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) hereinafter as the first horizontal line ( LH1 ) and the horizontal pipe ( LH ) of the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) said first horizontal line ( LH1 ) and the vertical line ( LV ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) hereinafter referred to as the first vertical line ( LV1 ) and the vertical line ( LV ) of the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) hereinafter referred to as the second vertical line ( LV2 ) designated.

Liegen die Kernquantenpunkte (CI1, CI2) des Kern-Kern-Quantenregisters (CCQUREG) nah genug beieinander, so kann das Magnetfeld des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) des zweiten Kernquantenbits (CQUB2) das Verhalten des ersten Kernquantenpunkts (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) zumindest zeitweise beeinflussen und/oder das Magnetfeld des ersten Kernquantenpunkts (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) das Verhalten des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) des zweiten Kernquantenbits (CQUB2) zumindest zeitweise beeinflussen. Dies kann für Quantenoperationen genutzt werden.Are the nuclear quantum dots ( CI1 , CI2 ) of the core-core quantum register ( CCQUREG ) close enough to each other, the magnetic field of the second nuclear quantum dot ( CI2 ) of the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) the behavior of the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) at least temporarily influence and / or the magnetic field of the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) the behavior of the second nuclear quantum dot ( CI2 ) of the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) at least temporarily. This can be used for quantum operations.

Hierzu sollte bevorzugt der räumliche Abstand (sp12) zwischen dem ersten Kernquantenpunkt (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) und dem zweiten Kernquantenpunkt (CI2) des zweiten Kernquantenbits (CQUB2) so klein sein, dass das Magnetfeld des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) des zweiten Kernquantenbits (CQUB2) das Verhalten des ersten Kernquantenpunkts (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) zumindest zeitweise beeinflussen kann, und/oder dass das Magnetfeld des ersten Kernquantenpunkts (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) das Verhalten des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) des zweiten Quantenbits (CQUB2) zumindest zeitweise beeinflussen kann.For this purpose, the spatial distance ( sp12 ) between the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and the second nuclear quantum dot ( CI2 ) of the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) be so small that the magnetic field of the second nuclear quantum dot ( CI2 ) of the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) the behavior of the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) at least temporarily, and / or that the magnetic field of the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) the behavior of the second nuclear quantum dot ( CI2 ) of the second quantum bit ( CQUB2 ) can influence at least temporarily.

Hierzu sollte bevorzugt der vierte Abstand (sp12') zwischen dem ersten Kernquantenpunkt (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) und dem zweiten Kernquantenpunkt (CI2) des zweiten Kernquantenbits (CQUB2) weniger als 100pm und/oder besser weniger als 50pm und/oder besser weniger als 30pm und/oder besser weniger als 20pm und/oder besser weniger als 10pm betragen. For this purpose, the fourth distance (sp12 ') between the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and the second nuclear quantum dot ( CI2 ) of the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) less than 100pm and / or better less than 50pm and / or better less than 30pm and / or better less than 20pm and / or better less than 10pm.

Sofern möglich, sollten die Kernquantenbits des Kern-Kern-Quantenregisters (CCQUREG) in einem ein- oder zweidimensionalen Gitter angeordnet werden.If possible, the core quantum bits of the core-core quantum register ( CCQUREG ) can be arranged in a one- or two-dimensional grid.

Bevorzugt sind die Kernquantenbits des Kern-Kern-Quantenregisters (CCQUREG) in einem ein- oder zweidimensionalen Gitter aus Elementarzellen von Anordnungen von einem oder mehreren Kernquantenbits mit einem zweiten Abstand (sp12) als Gitterkonstante für die jeweilige Elementarzelle angeordnet. Bei einer typischerweise auftretenden, geeigneten unsymmetrischen Positionierung des Quantenpunkts (NV) relativ zu dem ein- bzw. zweidimensionalen Gitter der Kernquantenpunkte (Cl) sind die Kopplungsenergien der Paare aus jeweils einem Kernquantenpunkt der Kernquantenpunkte (CI1, CI2) des ein- oder zweidimensionalen Kernquantenpunktgitters mit dem Quantenpunkt (NV) dann von Paar zu Paar verschieden. Dies ermöglicht dann eine Selektion bzw. Adressierung der einzelnen voneinander verschiedenen Paare aus Kernquantenpunkt (CI) und Quantenpunkt (NV). Hierdurch können Quantenoperationen auf das betreffende Paar aus Kernquantenpunkt (CI) und Quantenpunkt (NV) beschränkt werden.The core quantum bits of the core-core quantum register are preferred ( CCQUREG ) in a one- or two-dimensional lattice of unit cells of arrangements of one or more nuclear quantum bits with a second distance ( sp12 ) arranged as a lattice constant for the respective unit cell. With a typically occurring, suitable asymmetrical positioning of the quantum dot ( NV ) relative to the one or two-dimensional lattice of the nuclear quantum dots (Cl) are the coupling energies of the pairs of one nuclear quantum dot each of the nuclear quantum dots ( CI1 , CI2 ) of the one- or two-dimensional nuclear quantum dot lattice with the quantum dot ( NV ) then different from pair to pair. This then enables a selection or addressing of the individual pairs of nuclear quantum dot ( CI ) and quantum dot ( NV ). This allows quantum operations to be performed on the pair of nuclear quantum dot ( CI ) and quantum dot ( NV ) are restricted.

Auch die Kern-Kern-Quantenregister (CCQUREG) können inhomogen ausgeführt werden. Ein solches inhomogenes Kern-Kern-Quantenregister (CCQUREG) ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Kernquantenpunkt ein anderes Isotop aufweist als ein weiterer Kernquantenpunkt des Kern-Kern-Quantenregisters (CCQUREG). Beispielsweise kann ein Kern-Kern-Quantenregister (CCQUREG) in Diamant als Substrat (D) ein ¹³C-Isotop als ersten Kernquantenpunkt (CI1) aufweisen und ein ¹⁵N-Isotop als zweiten Kernquantenpunkt (CI2), die bei ausreichender Nähe miteinander wechselwirken.The core-core quantum registers ( CCQUREG ) can be carried out inhomogeneously. Such an inhomogeneous core-core quantum register ( CCQUREG ) is characterized in that at least one nuclear quantum dot has a different isotope than another nuclear quantum dot of the core-core quantum register ( CCQUREG ). For example, a core-core quantum register ( CCQUREG ) in diamond as substrate ( D. ) a ¹³ C isotope as the first nuclear quantum dot ( CI1 ) and a ¹⁵ N isotope as the second nuclear quantum dot ( CI2 ), which interact with each other when close enough.

Konstruktion eines Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG)Construction of a nucleus-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG)

Aus den zuvor beschriebenen Registern lässt sich nun ein Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) zusammensetzen.A core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) can now be put together from the registers described above.

Ein solches Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) umfasst erfindungsgemäß ein erstes Kernquantenbit (CQUB1) und mindestens ein zweiten Kernquantenbit (CQUB2), wie es zuvor beschrieben wurde. Das Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) umfasst darüber hinaus ein erstes Quantenbit (QUB1) und mindestens ein zweites Quantenbit (QUB2), wie sie zuvor beschrieben wurden. Ein solches Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) ist die einfachste Form eines Quantenbusses (QUBUS).Such a core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) comprises a first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and at least one second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) as previously described. The core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) also includes a first quantum bit ( QUB1 ) and at least a second quantum bit ( QUB2 ) as described above. Such a core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) is the simplest form of a quantum bus ( QUBUS ).

Bevorzugt bilden nun das erste Kernquantenbit (CQUB1) und das erste Quantenbit (QUB1) ein Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG), im Folgenden erstes Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG1) genannt, in der zuvor bereits beschriebenen Form. Das zweite Kernquantenbit (CQUB2) und das zweite Quantenbit (QUB2) bilden bevorzugt in analoger Weise ein Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG), im Folgenden zweites Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG2) genannt.The first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and the first quantum bit ( QUB1 ) a nucleus electron quantum register ( CEQUREG ), hereinafter referred to as the first nuclear electron quantum register (CEQUREG1), in the form already described. The second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) and the second quantum bit ( QUB2 ) preferably form a nucleus electron quantum register in an analogous manner ( CEQUREG ), hereinafter referred to as the second nuclear electron quantum register (CEQUREG2).

Theoretisch können das erste Kernquantenbit (CQUB1) und das zweite Kernquantenbit (CQUB2) ein Kern-Kern-Quantenregister (CCQUREG) entsprechend der vorausgehenden entsprechenden Beschreibung bilden.Theoretically, the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) a core-core quantum register ( CCQUREG ) according to the previous description.

Wichtiger ist jedoch, dass bevorzugt das erste Quantenbit (QUB1) und das zweite Quantenbit (CQUB2) ein Elektron-Elektron-Quantenregister (QUREG), wie zuvor beschrieben, bilden, da dies den Transport von Abhängigkeiten zwischen dem ersten Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG1) und dem zweites Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG2) ermöglicht. Dieses Elektron-Elektron-Quantenregister (QUREG) kann dadurch die Funktion übernehmen, die in einem konventionellen Rechner der Datenbus hat. Das Elektron-Elektron-Quantenregister (QUREG) kann auch durch eine geschlossene Kette von Elektron-Elektron-Quantenregistern (QUREG) ersetzt sein, die auch Verzweigungen und Schleifen umfassen kann. Somit wird die Erstellung kompexer Quantennetzwerke (QUNET) möglich, die die verschiedenen Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG2) miteinander verbinden. Statt der Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG1, CEQUREG2) können auch zwei Quanten-ALUs (QUALU1, QUALU2) verwendet werden, die durch das Elektron-Elektron-Quantenregister (QUREG) oder das Quantennetzwerk (QUNET) miteinander verbunden werden. Ein Quantennetzwerk (QUNET) umfasst dabei mindestens zwei Quantenbusse (QUBUS), die miteinander verbunden sind.However, it is more important that the first quantum bit ( QUB1 ) and the second quantum bit ( CQUB2 ) an electron-electron quantum register ( QUREG ), as described above, as this enables the transport of dependencies between the first core-electron quantum register (CEQUREG1) and the second core-electron quantum register (CEQUREG2). This electron-electron quantum register ( QUREG ) can take on the function that the data bus has in a conventional computer. The electron-electron quantum register ( QUREG ) can also be achieved through a closed chain of electron-electron quantum registers ( QUREG ), which can also include branches and loops. This enables the creation of complex quantum networks (QUNET) that connect the various core-electron quantum registers (CEQUREG2) with one another. Instead of the core-electron quantum register (CEQUREG1, CEQUREG2), two quantum ALUs ( QUALU1 , QUALU2 ), which are used by the electron-electron quantum register ( QUREG ) or the quantum network (QUNET). A quantum network (QUNET) comprises at least two quantum buses ( QUBUS ) that are connected to each other.

Erfindungsgemäße QuantenpunktarraysQuantum dot arrays according to the invention

Konstruktion eines vorschlagsgemäßen QuantenpunktarraysConstruction of a proposed quantum dot array

Wie oben vorgestellt, ist eine wichtige mögliche Basis des hier beschriebenen Quantencomputersystems eine eindimensionale Anordnung (25) von Quantenpunkten (QREG1D, QREG2D), die als Teil eines Quantenbussystems Knicke (26), Abzweigungen (27) und Schleifen (28) aufweisen kann. In den erwähnten Figuren sind die Quantenpunkte Teil der in diesen Figuren dargestellenten QuantenALUs. Die Quantenpunkte (NV11, NV12, NV13, NV21, NV22, NV23, NV31, NV32, NV33) werden bevorzugt in einem eindimensionalen Gitter (QREG1D) oder in einem zweidimensionalen Gitter (QREG2D) angeordnet. Dabei können einzelne Gitterplätze dieses eindimensionalen Gitters (QREG1D) oder zweidimensionalen Gitters (QREG2D) nicht mit Quantenpunkten besetzt sein. Wichtig ist dabei, dass bevorzugt die verbleibenden Quantenpunkte einen Graphen aus Elektron-Elektron-Quantenregistern (QUREG) bilden.As presented above, an important possible basis of the quantum computer system described here is a one-dimensional arrangement ( 25th ) of quantum dots (QREG1D, QREG2D), which as part of a quantum bus system kinks ( 26th ), Branches ( 27 ) and loops ( 28 ) may have. In the figures mentioned, the quantum dots are part of the quantum ALUs shown in these figures. The quantum dots ( NV11 , NV12 , NV13 , NV21 , NV22 , NV23 , NV31 , NV32 , NV33 ) are preferably arranged in a one-dimensional grid (QREG1D) or in a two-dimensional grid (QREG2D). Individual grid locations of this one-dimensional grid (QREG1D) or two-dimensional grid (QREG2D) cannot be occupied by quantum dots. It is important that the remaining quantum dots are preferably a graph of electron-electron quantum registers ( QUREG ) form.

Damit dies möglich ist, sollte die hier vorgestellte Anordnung von Quantenpunkten (NV) bevorzugt so gestaltet werden, dass der Abstand (sp12) zweier unmittelbar benachbarter Quantenpunkte der Quantenpunkte (NV11, NV12, NV13, NV21, NV22, NV23, NV31, NV32, NV33) kleiner ist als 100 nm und/oder besser kleiner ist als 50 nm und/oder besser kleiner ist als 30 nm und/oder besser kleiner ist als 20 nm und/oder besser kleiner ist als 10 nm.So that this is possible, the arrangement of quantum dots presented here ( NV ) should preferably be designed so that the distance ( sp12 ) two immediately adjacent quantum dots of the quantum dots ( NV11 , NV12 , NV13 , NV21 , NV22 , NV23 , NV31 , NV32 , NV33 ) is smaller than 100 nm and / or better is smaller than 50 nm and / or better is smaller than 30 nm and / or better is smaller than 20 nm and / or better is smaller than 10 nm.

Bevorzugt sind alle, zumindest aber zwei Quantenpunkte der Quantenpunkte (NV11, NV12, NV13, NV21, NV22, NV23, NV31, NV32, NV33) jeweils für sich Teil genau eines Quantenbits wie zuvor beschrieben. Wie zuvor bereits mehrfach erwähnt, sind bei Verwendung von Diamant als Substrat (D) ein oder mehrere Quantenpunkte der Quantenpunkte (NV11, NV12, NV13, NV21, NV22, NV23, NV31, NV32, NV33) ein NV-Zentrum oder ein SiV Zentrum oder ein ST1-Zentrum oder ein L2-Zentrum. Besonders bevorzugt ist aufgrund der besseren Kenntnislage zum Zeitpunkt der Anmeldung dieser Schrift die Verwendung von NV-Zentren in Diamant.All, but at least two, quantum dots of the quantum dots ( NV11 , NV12 , NV13 , NV21 , NV22 , NV23 , NV31 , NV32 , NV33 ) each part of exactly one quantum bit as described above. As mentioned several times before, when using diamond as a substrate ( D. ) one or more quantum dots of the quantum dots ( NV11 , NV12 , NV13 , NV21 , NV22 , NV23 , NV31 , NV32 , NV33 ) an NV center or a SiV center or an ST1 center or an L2 center. The use of NV centers in diamond is particularly preferred due to the better knowledge available at the time of filing this application.

Konstruktion eines Kern-Quantenpunktarrays (CQREG1D, CQREG2D)Construction of a core quantum dot array (CQREG1D, CQREG2D)

Analog zu der Anordnung von Quantenpunkten kann eine Anordnung von Kernquantenpunkten (CQREG1D, CQREG2D) definiert werden. Bevorzugt sind die Kernquantenpunkte (CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33) zumindest näherungsweise in einem eindimensionalen Gitter (CQREG1D) oder in einem zweidimensionalen Gitter (CQREG2D) angeordnet. Dabei kann eine Elementarzelle dieses Gitters durch mehrere Kernquantenpunkte gebildet werden. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll, wenn ein Gitter aus QuantenALUs aufgebaut werden soll. Dabei wird ein Gitter aus Quantenpunkten (NV11, NV12, NV13, NV21, NV22, NV23, NV31, NV32, NV33) aufgebaut. Bevorzugt jedem dieser Quantenpunkte (NV11, NV12, NV13, NV21, NV22, NV23, NV31, NV32, NV33) wird dann eine Gruppe von Kernquantenpunkten zugeordnet, deren Anzahl bevorzugt, aber nicht unbedingt immer gleich ist. Bevorzugt ist auch die Anordnung der Kernquantenpunkte, die einem solchen Quantenpunkt zugeordnet sind, von QuantenALU zu QuantenALU ähnlich oder gleich. Wichtiger ist aber, dass die erste Kopplungsstärke und damit die zugehörige erste Resonanzfrequenz zwischen einem Quantenpunkt zu einem ersten Kernquantenpunkt, der diesem Quantenpunkt zugeordneten Kernquantenpunkte, verschieden ist von der zweiten Kopplungsstärke und damit die zugehörige zweite Resonanzfrequenz zwischen diesem Quantenpunkt zu einem zweiten Kernquantenpunkt, der diesem Quantenpunkt zugeordneten Kernquantenpunkte.Analogous to the arrangement of quantum dots, an arrangement of nuclear quantum dots (CQREG1D, CQREG2D) can be defined. The nuclear quantum dots are preferred ( CI11 , CI12 , CI13 , CI21 , CI22 , CI23 , CI31 , CI32 , CI33 ) arranged at least approximately in a one-dimensional grid (CQREG1D) or in a two-dimensional grid (CQREG2D). A unit cell of this lattice can be formed by several nuclear quantum dots. This is useful, for example, when a grid is to be built from quantum ALUs. A lattice of quantum dots ( NV11 , NV12 , NV13 , NV21 , NV22 , NV23 , NV31 , NV32 , NV33 ) built up. Prefers each of these quantum dots ( NV11 , NV12 , NV13 , NV21 , NV22 , NV23 , NV31 , NV32 , NV33 ) a group of nuclear quantum dots is then assigned, the number of which is preferred, but not necessarily always the same. The arrangement of the nuclear quantum dots, which are assigned to such a quantum dot, is also preferably similar or the same from quantum ALU to quantum ALU. However, it is more important that the first coupling strength and thus the associated first resonance frequency between a quantum dot and a first nuclear quantum dot, the nuclear quantum dots assigned to this quantum dot, is different from the second coupling strength and thus the associated second resonance frequency between this quantum dot and a second nuclear quantum dot, which corresponds to Quantum dot associated with nuclear quantum dots.

Wie oben ausgeführt, ist es denkbar, dass die Kernspins der Kernquantenpunkte direkt miteinander gekoppelt werden. Hierfür muss der Kernabstand (sp12') zweier unmittelbar benachbarter Kernquantenpunkte der Kernquantenpunkte (CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33) kleiner als 200 pm und/oder besser kleiner 100 pm und/oder besser kleiner ist als 50 pm und/oder besser kleiner ist als 30 pm und/oder besser kleiner ist als 20 pm und/oder besser kleiner ist als 10 pm sein.As stated above, it is conceivable that the nuclear spins of the nuclear quantum dots are coupled directly to one another. For this, the nuclear distance (sp12 ') between two immediately adjacent nuclear quantum dots of the nuclear quantum dots ( CI11 , CI12 , CI13 , CI21 , CI22 , CI23 , CI31 , CI32 , CI33 ) smaller than 200 pm and / or better less than 100 pm and / or better is smaller than 50 pm and / or better is smaller than 30 pm and / or better is smaller than 20 pm and / or better is smaller than 10 pm.

Für die Formierung einer QuantenALU, die ein Kernelement des hier vorgestellten Quantencomputerkonzept ist, ist es besonders zu empfehlen, dass zumindest zwei Kernquantenpunkte der Kernquantenpunkte (CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33) jeweils für sich Teil genau eines Kernquantenbits, wie oben beschrieben, sind.For the formation of a quantum ALU, which is a core element of the quantum computer concept presented here, it is particularly recommended that at least two core quantum dots of the core quantum dots ( CI11 , CI12 , CI13 , CI21 , CI22 , CI23 , CI31 , CI32 , CI33 ) are each part of exactly one nuclear quantum bit, as described above.

Wie oben beschrieben, ist es sinnvoll, wenn bei der Verwendung von Diamant als Substrat (D) ein oder mehrere Kernquantenpunkte der Kernquantenpunkte (CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33) ein oder mehrere Atomkerne eines ¹³C-Isotops sind.As described above, it makes sense if when using diamond as a substrate ( D. ) one or more nuclear quantum dots of the nuclear quantum dots ( CI11 , CI12 , CI13 , CI21 , CI22 , CI23 , CI31 , CI32 , CI33 ) are one or more atomic nuclei of a ¹³ C isotope.

Da NV-Zentren eine hier bevorzugte Variante der Realisierung der Quantenpunkte sind, ist es bevorzugt, wenn ein oder mehrere Kernquantenpunkte der Kernquantenpunkte (CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33) ein Atomkern eines ¹⁵N-Isotops platziert in Diamant als Substrat (D) sind. Dies ermöglicht es beispielsweise mittels einer Implantation eines Moleküls in Diamant, das ein ¹⁵N-Isotop und mehrere ¹³C-Isotope aufweist, in einem einzigen Arbeitsschritt eine QuantenALU mit einem NV-Zentrum und mehreren Kernquantenbits aus ¹³C-Isotopen und einem Kernquantenbit in Form des ¹⁵N-Isotops als Stickstoffatom des NV-Zentrums in Diamant zu fertigen.Since NV centers are a preferred variant of the implementation of the quantum dots here, it is preferred if one or more nuclear quantum dots of the nuclear quantum dots ( CI11 , CI12 , CI13 , CI21 , CI22 , CI23 , CI31 , CI32 , CI33 ) an atomic nucleus of a ¹⁵ N isotope placed in diamond as a substrate ( D. ) are. This is made possible, for example, by implanting a molecule with a ¹⁵ N isotope and several ¹³ C isotopes in diamond, in a single work step, a quantum ALU with an NV center and several nuclear quantum bits made up of ¹³ C isotopes and a nuclear quantum bit of the ¹⁵ N isotope as the nitrogen atom of the NV center in diamond.

Auch ist es möglich, dass ein Kernquantenpunkt der Kernquantenpunkte (CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33) ein Atomkern eines ¹⁴N-Isotops in Diamant als Substrat (D) ist.It is also possible that one of the nuclear quantum dots ( CI11 , CI12 , CI13 , CI21 , CI22 , CI23 , CI31 , CI32 , CI33 ) an atomic nucleus of a ¹⁴ N isotope in diamond as a substrate ( D. ) is.

Verfahren zum Betrieb des QuantencomputersMethod for operating the quantum computer

Im Folgenden werden verschiedene Verfahren beschrieben, die zum Betrieb des beschriebenen Quantencomputers benötigt werden, bzw. dafür sinnvoll sind.In the following, various methods are described that are required or useful for operating the quantum computer described.

Bevorzugt werden die folgenden Verfahren zum Betreiben eines Quanten-Computers durch eine Steuervorrichtung (µC) gesteuert und durchgeführt. Hierzu werden über einen Datenbus (DA) Binärcodes in einem Speicher der Steuervorrichtung (µC) abgelegt. Die Ablage erfolgt gemäß einem Ordnungsparameter. Dies kann beispielsweise eine Speicheradresse sein. Diese Binärcodes symbolisieren eines der folgenden Verfahren oder Kombination und/oder Abfolgen (was auch eine Kombination ist) von diesen. Diese Binärcodes werden dann in Abhängigkeit von dem Ordnungsparameter wieder aus dem Speicher abgerufen. Beispielsweise kann es sich um einen Quantencomputer-Programm-Zähler handeln, der mit jedem Prozessschritt um einen Wert von 1 erhöht wird. Dieser zeigt dann direkt oder indirekt auf die nächste Speicherstelle im Speicher und damit auf den Binärcode des als nächstes auszuführenden Verfahrens. Die Steuervorrichtung (µC) arbeitet dann somit zumindest eine Teilmenge dieser Binärcodes in Abhängigkeit von dem Ordnungsparameter ab. Die Steuervorrichtung (µC) führt dann mit Hilfe der weiteren Hilfsvorrichtungen die symbolisierten Verfahren und/oder deren Kombinationen durch.The following methods for operating a quantum computer by a control device are preferred ( µC ) controlled and carried out. For this purpose, binary codes are stored in a memory of the control device via a data bus (DA) ( µC ) filed. The filing takes place according to an order parameter. This can be a memory address, for example. These binary codes symbolize one of the following methods or combinations and / or sequences (which is also a combination) of these. These binary codes are then called up again from the memory as a function of the order parameter. For example, it can be a quantum computer program counter that is increased by a value of 1 with each process step. This then points directly or indirectly to the next memory location in the memory and thus to the binary code of the method to be executed next. The control device ( µC ) then processes at least a subset of these binary codes as a function of the order parameter. The control device ( µC ) then carries out the symbolized methods and / or their combinations with the aid of the further auxiliary devices.

Vorbereitende ProzessePreparatory processes

Die im Folgenden beschriebenen vorbereitenden Prozesse werden benötigt, um die verschiedenen Kopplungsstärken innerhalb der zuvor beschriebenen Register zu bestimmen. Diese Kopplungsstärken drücken sich in unterschiedlichen Resonanzfrequenzen aus. Um den Quantencomputer und/oder dessen Komponenten betreiben zu können, werden diese Resonanzfrequenzen einmalig vermessen und ein einem Speicher eines Steuerrechners (µC) oder einem Speicher, auf den der Steuerrechner (µC) Zugriff hat, abgelegt. Bei der selektiven Ansteuerung der Quantenpunkte, bzw. Kernquantenpunkte, bzw. Quantenregister, bzw. Kernquantenregister, bzw. Kern-Elektron-Quantenregister werden diese ermittelten Frequenzen durch die Steuervorrichtung (µC) zur selektiven Ansteuerung dieser Vorrichtungsteile verwendet.The preparatory processes described below are required to determine the various coupling strengths within the registers described above. These coupling strengths are expressed in different resonance frequencies. In order to be able to operate the quantum computer and / or its components, these resonance frequencies are measured once and stored in a memory of a control computer ( µC ) or a memory to which the control computer ( µC ) Has access. With the selective control of the quantum dots or Nuclear quantum dots, or quantum registers, or nuclear quantum registers, or nuclear electron quantum registers, these frequencies are determined by the control device ( µC ) used for the selective control of these device parts.

Verfahren zur FrequenzbestimmungProcedure for frequency determination

Das erste Verfahren bestimmt die Resonanzfrequenz jedes einzelnen ansteuerbaren Quantenpunkts (NV) des Quantencomputers oder einer Teilvorrichtung, wie sie oben beschrieben wurde.The first method determines the resonance frequency of each individual controllable quantum dot ( NV ) of the quantum computer or a subdevice as described above.

Diese Resonanzfrequenz wird im Folgenden mit Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW ) bezeichnet. Das angewandte Verfahren ist daher ein Verfahren zur Vorbereitung der Änderung der Quanteninformation eines ersten Quantenpunkts (NV1), insbesondere der Elektronenkonfiguration des ersten Quantenpunkts (NV1), eines ersten Quantenbits (QUB1), wie zuvor beschrieben, in Abhängigkeit von der Quanteninformation dieses ersten Quantenpunkts (NV1), insbesondere des ersten Spins der ersten Elektronenkonfiguration des ersten Quantenpunkts (NV1), des ersten Quantenbits (QUB1). Hierzu erfolgt die Bestimmung der Energieverschiebung des ersten Quantenpunkts (NV1), insbesondere dessen ersten Elektronenkonfiguration, insbesondere wenn der Spin der ersten Elektronenkonfiguration Spin-up oder wenn der Spin der ersten Elektronenkonfiguration Spin-down ist, mittels eines ODMR Experiments mittel Durchstimmen der Frequenz (f) einer auf den Quantenpunkt einstrahlenden elektromagnetischen Strahlung und die Bestimmung einer Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW ).This resonance frequency is referred to in the following as electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MW ) designated. The method used is therefore a method for preparing the change in the quantum information of a first quantum dot ( NV1 ), in particular the electron configuration of the first quantum dot ( NV1 ), a first quantum bit ( QUB1 ), as described above, depending on the quantum information of this first quantum dot ( NV1 ), especially of the first spin of the first electron configuration of the first quantum dot ( NV1 ), the first quantum bit ( QUB1 ). For this purpose, the energy shift of the first quantum dot is determined ( NV1 ), in particular its first electron configuration, in particular if the spin of the first electron configuration is spin-up or if the spin of the first electron configuration is spin-down, by means of an ODMR experiment by tuning the frequency (f) of an electromagnetic radiation radiating onto the quantum dot and the determination an electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MW ).

Das zweite Verfahren bestimmt die Resonanzfrequenz jedes einzelnen ansteuerbaren Paares von zwei Quantenpunkten (NV1, NV2) des Quantencomputers oder einer Teilvorrichtung, wie sie oben beschrieben wurde. Es geht hier somit im Gegensatz zum vorausgehenden Verfahren nicht um die Manipulation eines einzelnen Quantenpunkts, sondern nun um die Kopplung eines ersten Quantenpunkts mit einem zweiten Quantenpunkt, der vom ersten Quantenpunkt verschieden ist.The second method determines the resonance frequency of each individual controllable pair of two quantum dots ( NV1 , NV2 ) of the quantum computer or a subdevice as described above. In contrast to the previous method, this is not about the manipulation of a single quantum dot, but now about the coupling of a first quantum dot with a second quantum dot that is different from the first quantum dot.

Diese Resonanzfrequenz wird im Folgenden mit Elektron1-Elektron2- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWEE ) bezeichnet. Das angewandte Verfahren ist daher ein Verfahren zur Vorbereitung der Änderung der Quanteninformation eines ersten Quantenpunkts (NV1), insbesondere des Spins der Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV1), eines ersten Quantenbits (QUB1) eines Quantenregisters (QUREG), wie zuvor beschrieben, in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines zweiten Quantenpunkts (NV2), insbesondere vom zweiten Spin der zweiten Elektronenkonfiguration des zweiten Quantenpunkts (NV2), eines zweiten Quantenbits (QUB2) dieses Quantenregisters (QUREG). Das Verfahren umfasst die Bestimmung der Energieverschiebung des ersten Quantenpunkts (NV1), insbesondere dessen ersten Elektronenkonfiguration, insbesondere wenn der Spin der zweiten Elektronenkonfiguration Spin-up oder wenn der Spin der zweiten Elektronenkonfiguration Spin-down ist, mittels eines ODMR Experiments durch Durchstimmen der Frequenz (f) und Bestimmung einer Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWEE ).This resonance frequency is referred to in the following as electron1-electron2- microwave resonance frequency ( f _MWEE ) designated. The method used is therefore a method for preparing the change in the quantum information of a first quantum dot ( NV1 ), especially the spin of the electron configuration of the quantum dot ( NV1 ), a first quantum bit ( QUB1 ) a quantum register ( QUREG ), as described above, depending on the quantum information of a second quantum dot ( NV2 ), especially from the second spin of the second electron configuration of the second quantum dot ( NV2 ), a second quantum bit ( QUB2 ) of this quantum register ( QUREG ). The method involves determining the energy shift of the first quantum dot ( NV1 ), in particular its first electron configuration, in particular if the spin of the second electron configuration is spin-up or if the spin of the second electron configuration is spin-down, by means of an ODMR experiment by tuning the frequency (f) and determining an electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWEE ).

Das dritte Verfahren bestimmt die Resonanzfrequenz jedes einzelnen ansteuerbaren Paares von einem Quantenpunkt (NV1) und einem Kernquantenpunkt (Cl) des Quantencomputers oder einer Teilvorrichtung, wie sie oben beschrieben wurde. Es geht hier somit im Gegensatz zum vorausgehenden Verfahren nicht um die Manipulation eines einzelnen Quantenpunkts oder eines Paares von zwei Quantenpunkten, sondern nun um die Kopplung eines ersten Quantenpunkts mit einem ersten Kernquantenpunkt.The third method determines the resonance frequency of each individual controllable pair from a quantum dot ( NV1 ) and a nuclear quantum dot (C1) of the quantum computer or a sub-device, as described above. In contrast to the previous method, this is not about the manipulation of a single quantum dot or a pair of two quantum dots, but now about the coupling of a first quantum dot with a first nuclear quantum dot.

Die Resonanzfrequenz zur Änderung der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere des Spins seiner Elektronenkonfiguration, eines Quantenbits (QUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (Cl) wird im Folgenden mit Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) bezeichnet.The resonance frequency for changing the quantum information of a quantum dot ( NV ), in particular the spin of its electron configuration, a quantum bit ( QUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) depending on the quantum information of a nuclear quantum dot (Cl), in the following the nuclear-electron-microwave resonance frequency ( f _MWCE ) designated.

Die Resonanzfrequenz zur Änderung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (Cl) in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere des Spins seiner Elektronenkonfiguration, eines Quantenbits (QUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) wird im Folgenden mit Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenzen (f_RWEC ) bezeichnet.The resonance frequency for changing the quantum information of a nuclear quantum dot (Cl) depending on the quantum information of a quantum dot ( NV ), in particular the spin of its electron configuration, a quantum bit ( QUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) is used in the following with electron-nuclear radio wave resonance frequencies ( f _RWEC ) designated.

Das Verfahren zur Bestimmung der Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) ist daher ein Verfahren zur Vorbereitung der Änderung der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere des Spins seiner Elektronenkonfiguration, eines Quantenbits (QUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG), wie oben beschrieben, in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG). Das Verfahren umfasst die Bestimmung der Energieverschiebung des Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons, insbesondere wenn der Kernspin Spin up oder wenn der Kernspin Spin down ist, mittels eines ODMR Experiments durch Durchstimmen der Frequenz (f) und Bestimmung einer Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ).The procedure for determining the nuclear electron microwave resonance frequency ( f _MWCE ) is therefore a method of preparing the change in the quantum information of a quantum dot ( NV ), in particular the spin of its electron configuration, a quantum bit ( QUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), as described above, depending on the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ). The method involves determining the energy shift of the quantum dot ( NV ), especially its electrons, especially when the nuclear spin is spin up or when the nuclear spin is spin down, by means of an ODMR experiment by tuning the frequency (f) and Determination of a nuclear electron microwave resonance frequency ( f _MWCE ).

Das Verfahren zur Bestimmung der Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenzen (F_RWEC ) dagegen ist ein Verfahren zur Vorbereitung der Änderung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG), wie oben beschrieben, in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere des Spins dessen Elektronenkonfiguration, eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG). Das Verfahren umfasst die Bestimmung der Energieverschiebung eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektronenkonfiguration, insbesondere wenn der Kernspin Spin up oder wenn der Kernspin Spin down ist, mittels eines ODMR Experiments durch Durchstimmen der Frequenz (f) und Bestimmung der Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenzen (f_RWEC).The procedure for determining the electron-nucleus radio wave resonance frequencies ( F _RWEC ) on the other hand is a procedure for preparing the change of the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), as described above, depending on the quantum information of a quantum dot ( NV ), in particular of the spin whose electron configuration, of a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ). The method involves determining the energy shift of a quantum dot ( NV ), especially its electron configuration, especially when the nuclear spin is spin up or when the nuclear spin is spin down, using an ODMR experiment by tuning the frequency (f) and determining the electron-nuclear radio wave resonance frequencies (f _RWEC ).

Der Vollständigkeit halber wird hier auch die Kopplung zweier Kernspins behandelt. Hierbei ist das Verfahren ein Verfahren zur Vorbereitung der Änderung der Quanteninformation eines ersten Kernquantenpunkts (CI1), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines ersten Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Kern-Quantenregisters (CCQUREG) in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines zweiten Kernquantenpunkts (CI2), insbesondere des Kernspins des zweiten Kernquantenpunks (Ci2), eines zweiten Kernquantenbits (CQUB2) dieses Kern-Kern-Quantenregisters (CCQUREG). Das Verfahren umfasst die Bestimmung der Energieverschiebung eines ersten Kernquantenpunkts (CI1), insbesondere dessen ersten Kernspins, insbesondere wenn der zweite Kernspin des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) Spin up oder wenn der zweite Kernspin Spin down ist, mittels eines ODMR Experiments durch Durchstimmen der Frequenz (f) und Bestimmung der Kern-Kern-Radiowellenresonanzfrequenzen (f_RWCC ).For the sake of completeness, the coupling of two nuclear spins is also dealt with here. Here, the method is a method for preparing the change in the quantum information of a first nuclear quantum dot ( CI1 ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a first nuclear quantum bit ( CQUB ) of a core-core quantum register ( CCQUREG ) depending on the quantum information of a second nuclear quantum dot ( CI2 ), in particular the nuclear spin of the second nuclear quantum dot (Ci2), a second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) this core-core quantum register ( CCQUREG ). The method includes the determination of the energy shift of a first nuclear quantum dot ( CI1 ), in particular its first nuclear spin, especially if the second nuclear spin of the second nuclear quantum dot ( CI2 ) Spin up or if the second nuclear spin is spin down, by means of an ODMR experiment by tuning the frequency (f) and determining the nuclear-nuclear radio wave resonance frequencies ( f _RWCC ).

Im Folgenden wird nun angenommen, dass die zuvor beschriebenen Kern-Kern-Radiowellenresonanzfrequenzen (f_RWCC ), Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenzen (f_RWEC), Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenzen (f_MWCE ). Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenzen (f_MWEE ) und Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenzen (f_MW ) für die elektromagnetischen Steuerfelder und damit für die elektrischen Steuerströme der horizontalen und vertikalen Leitungen (LH, LV) bekannt sind. Die entsprechenden Werte für die zu manipulierenden Quantencomputerkomponenten, die zuvor beschrieben wurde, werden bevorzugt in einem Speicher des Steuerrechners (µC) oder einem Speicher, der diesem zugänglich ist, abgelegt. In the following it is now assumed that the core-core radio wave resonance frequencies ( f _RWCC ), Electron-nuclear radio wave resonance frequencies (f _RWEC ), nuclear-electron microwave resonance frequencies ( f _MWCE ). Electron1-electron2 microwave resonance frequencies ( f _MWEE ) and electron1-electron1 microwave resonance frequencies ( f _MW ) for the electromagnetic control fields and thus for the electrical control currents of the horizontal and vertical lines ( LH , LV ) are known. The corresponding values for the quantum computer components to be manipulated, which have been described above, are preferably stored in a memory of the control computer ( µC ) or a memory that is accessible to it.

Der Steuerrechner (µC) konfiguriert für jede Operation dann Mittel (HD1, HD2, HD3, VD1, HS1, HS2, HS3, VS1) in der Art, dass diese Mittel (HD1, HD2, HD3, VD1, HS1, HS2, HS3, VS1) bevorzugt beginnend mit dem Startsignal des Steuerrechners (µC) oder einer anderen, bevorzugt durch den Steuerrechner (µC) kontrollierten, Ablaufsteuerung die notwendigen Strombursts und/oder elektromagnetischen Wellenbursts mit der richtigen Frequenz und der richtigen Hüllkurve erzeugen.The tax calculator ( µC ) then configured means for each operation ( HD1 , HD2 , HD3 , VD1 , HS1 , HS2 , HS3 , VS1 ) in such a way that these means ( HD1 , HD2 , HD3 , VD1 , HS1 , HS2 , HS3 , VS1 ) preferably starting with the start signal of the control computer ( µC ) or another, preferably by the control computer ( µC ) controlled sequence control to generate the necessary current bursts and / or electromagnetic wave bursts with the correct frequency and the correct envelope curve.

EinzeloperationenIndividual operations

Im Folgenden werden wichtige Einzeloperationen beschrieben, die zum Verwenden des hier vorgeschlagenen Quantencomputers notwendig sind. Diese Einzeloperationen können zu Befehlssequenzen zusammengesetzt werden. Bevorzugt steuert eine Steuervorrichtung, beispielsweise ein Steuerrechner (µC), die zeitliche Abfolge der hier vorgestellten Einzeloperationen. Bevorzugt arbeitet dabei der Steuerrechner (µC) bzw. die Steuervorrichtung einen Programm-Code aus Binär-Zahlen ab, bei denen zumindest ein Teil der Binärzahlen eine vorbestimmte Folge von Einzeloperationen darstellt.In the following, important individual operations are described which are necessary for using the quantum computer proposed here. These individual operations can be combined to form command sequences. A control device, for example a control computer ( µC ), the chronological sequence of the individual operations presented here. The control computer preferably works ( µC ) or the control device emits a program code made up of binary numbers, in which at least some of the binary numbers represent a predetermined sequence of individual operations.

Ein Einzeloperationscode des besagten Binärprogramms des Steuerrechners (µC) löst eine Operation des Steuerrechners (µC) aus, die bevorzugt aus einer oder mehreren Einzeloperationen bestehen kann, die bevorzugt zeitlich sequenziell oder parallel ausgeführt werden. Der Steuerrechner (µC) erhöht hierzu einen Programmzähler (PCN) und ermittelt den Binärwert des aktuellen Einzeloperationscodes am Speicherort entsprechend dem Programmzähler (PCN) in seinem Programmspeicher, der den Binärcode enthält. Bei dem Steuerrechner (µC) handelt es sich bevorzugt um einen konventionellen Rechner in von-Neumann- oder Harvard-Architektur. Der Steuerrechner (µC) erzeugt dann die zeitlich korrekten Abfolgen der verschiedenen Steuersignale für die horizontalen und vertikalen Leitungen (LH, LV) der Quantenbits (QUB) des Quantencomputers und die betreffenden Hilfsaggregate, wie beispielsweise Leuchtmittel zur Erzeugung „grünen Lichts“ zur Bestrahlung der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB) mit grünem Licht entsprechend dem Binärwert des Programm-Codes am Speicherort. Bevorzugt verweist ein solcher Binärwert des Programm-Codes auf Unter-Routinen aus Einzeloperationscodes, um komplexere Abfolgen erzeugen zu können.A single operation code of the said binary program of the control computer ( µC ) triggers an operation of the control computer ( µC ), which can preferably consist of one or more individual operations, which are preferably carried out sequentially or in parallel. The tax calculator ( µC ) increases a program counter (PCN) and determines the binary value of the current individual operation code at the storage location according to the program counter (PCN) in its program memory, which contains the binary code. At the tax computer ( µC ) it is preferably a conventional computer in von Neumann or Harvard architecture. The tax calculator ( µC ) then generates the chronologically correct sequences of the various control signals for the horizontal and vertical lines ( LH , LV ) of the quantum bits ( QUB ) of the quantum computer and the relevant auxiliary units, such as illuminants for generating "green light" for irradiating the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB ) with a green light corresponding to the binary value of the program code at the storage location. Such a binary value of the program code preferably refers to sub-routines from individual operation codes in order to be able to generate more complex sequences.

Im Folgenden nehmen wir an, dass der Quantencomputer über n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) verfügt, die linear längs einer horizontalen Leitung (LH1) angeordnet sind. Jedem j-ten Quantenbit (QUBj), mit 1≤j≤n, der n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) sei jeweils eine j-te vertikale Leitung (LVj), mit 1≤j≤n, der n vertikalen Leitungen (LV1 bis LVn) zugeordnet. Den n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) entsprechen ihre n Quantenpunkte (NV11 bis NV1n). Für die Situation n=3 sei eine lineare Anordnung der Quantenbits (QUB1 bis QUBn) in Form eines eindimensionalen Quantenregisters (QREG1D) vereinfacht als schematische Skizze der 10 beispielhaft hier angegeben, um das Gemeinte zu verdeutlichen.In the following we assume that the quantum computer has n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) that runs linearly along a horizontal line ( LH1 ) are arranged. Every jth quantum bit ( QUBj ), with 1≤j≤n, the n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) be a jth vertical line ( LVj ), with 1≤j≤n, the n vertical lines ( LV1 to LVn ) assigned. The n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) their n quantum dots correspond to ( NV11 to NV1n ). For the situation n = 3, let a linear arrangement of the quantum bits ( QUB1 to QUBn ) in the form of a one-dimensional quantum register (QREG1D) simplified as a schematic sketch of the 10 given here as an example to clarify what is meant.

Quantenbit-RücksetzverfahrenQuantum bit reset method

Eine der wichtigsten Einzeloperationen eines Quantencomputers ist dabei ein Verfahren zum Zurücksetzen eines Quantenpunkts (NV) eines zuvor beschriebenen Quantenbits (QUB) in einen vordefinierten Zustand. Das Verfahren wird bevorzugt beispielsweise durch einen Rücksetz-Code im besagten Binärprogramm des Steuerrechners (µC) ausgelöst.One of the most important individual operations of a quantum computer is a procedure for resetting a quantum dot ( NV ) of a previously described quantum bit ( QUB ) to a predefined state. The method is preferred, for example, by a reset code in the said binary program of the control computer ( µC ) triggered.

Der Steuerrechner (µC) aktiviert hierzu ein Leuchtmittel (LED), dass den betreffenden j-ten Quantenpunkt (QUBj) der n Quantenpunkte (QUB1 bis QUBn) mit grünem Licht bestrahlen kann. Hierbei kann die Vorrichtung optische Funktionsmittel wie Spiegel, Linsen, Lichtwellenleiter etc. aufweisen, die das grüne Licht des Leuchtmittels (LED) zu dem betreffenden j-ten Quantenpunkt (QUBj) der n Quantenpunkte (QUB1 bis QUBn) leiten. Bevorzugt erfolgt das Rücksetzen so, dass alle Quantenpunkte (NV1 bis NVn) aller Quantenbits (QUB1 bis QUBn) des Quantencomputers gleichzeitig durch Bestrahlung mit grünem Licht einer oder mehrerer Leuchtmittel (LED) zurückgesetzt werden. Es erfolgt somit ein Bestrahlen zumindest eines Quantenpunkts (NV) der Quantenpunkte (NV1 bis NVn) mit Licht, das funktionsgleich zu einer Bestrahlung eines NV-Zentrums in Diamant bei der Verwendung dieses NV-Zentrums als Quantenpunkt (NV) mit „grünem Licht“ in Bezug auf die Wirkung dieser Bestrahlung auf den Quantenpunkt (NV) ist. Bei einem NV-Zentrum (NV) in Diamant führt die Bestrahlung mit „grünem Licht“ im Sinne dieser Offenlegung zu einem Zurücksetzen der Quanteninformation. Bei der beispielhaften Verwendung eines NV-Zentrums (NV) als Quantenpunkt (NV) besitzt das „grüne Licht“ bevorzugt eine Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm Wellenlänge und/oder besser 450 nm bis 650 nm und/oder besser 500 nm bis 550 nm und/oder besser 515 nm bis 540 nm. Im Zuge der Erarbeitung des technischen Inhalts dieser Schrift ergab eine Wellenlänge von 532 nm der elektromagnetischen Rücksetzstrahlung, die durch einen Laser (LED) erzeugt wurde, gute Resultate. Im Falle der Verwendung anderer Subastrate (D) und/oder anderer Quantenpunkte wird eine elektromagnetische Strahlung im Sinne dieser Schrift dann als „grünes Licht“ bezeichnet, wenn diese Bestrahlung mit dieser elektromagnetischen Strahlung eine funktionsähnliche Wirkung auf den betreffenden Quantenpunkt (NV) hat, wie die zuvor beschriebene Bestrahlung eines NV-Zentrums in Dimant mit elektromagnetischer Strahlung in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm Wellenlänge und/oder besser 450 nm bis 650 nm und/oder besser 500 nm bis 550 nm und/oder besser 515 nm bis 540 nm und/oder optimal mit einer Wellenlänge von 532 nm. Dieses funktionsgleiche Licht wird in dieser Schrift ganz allgemein als „grünes Licht“ bezeichnet und ist daher nicht durch den visuellen Eindruck, sondern durch seine Funktionalität in der vorgeschlagenen Vorrichtung definiert.The tax calculator ( µC ) activates a lamp ( LED ) that the relevant j-th quantum dot ( QUBj ) of the n quantum dots ( QUB1 to QUBn ) can irradiate with green light. The device can have optical functional means such as mirrors, lenses, optical waveguides, etc., which emit the green light of the illuminant ( LED ) to the relevant j-th quantum dot ( QUBj ) of the n quantum dots ( QUB1 to QUBn ) conduct. The reset is preferably carried out in such a way that all quantum dots ( NV1 to NVn) of all quantum bits ( QUB1 to QUBn ) of the quantum computer by irradiating one or more illuminants with green light ( LED ) must be reset. At least one quantum dot is irradiated ( NV ) of the quantum dots ( NV1 to NVn) with light that has the same function as irradiating an NV center in diamond when this NV center is used as a quantum dot ( NV ) with "green light" in relation to the effect of this irradiation on the quantum dot ( NV ) is. At an NV center ( NV ) In diamond, irradiation with “green light” in the sense of this disclosure leads to a reset of the quantum information. When using an NV center as an example ( NV ) as a quantum dot ( NV ) the “green light” preferably has a wavelength in a wavelength range from 400 nm to 700 nm and / or better 450 nm to 650 nm and / or better 500 nm to 550 nm and / or better 515 nm to 540 nm the development of the technical content of this document resulted in a wavelength of 532 nm of the electromagnetic reset radiation, which is generated by a laser ( LED ), good results. In the case of using other subast rates ( D. ) and / or other quantum dots, electromagnetic radiation within the meaning of this document is referred to as "green light" if this exposure to this electromagnetic radiation has a function-like effect on the quantum dot concerned ( NV ) has, like the previously described irradiation of an NV center in Dimant with electromagnetic radiation in a wavelength range from 400 nm to 700 nm wavelength and / or better 450 nm to 650 nm and / or better 500 nm to 550 nm and / or better 515 nm to 540 nm and / or optimally with a wavelength of 532 nm. This functionally identical light is generally referred to in this document as “green light” and is therefore not defined by the visual impression but by its functionality in the proposed device.

Kernquantenbit-Rücksetzverfahren bzw. QuantenALU-RücksetzverfahrenCore quantum bit reset method or quantum ALU reset method

Im Folgenden Abschnitt wird das Zurücksetzen eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG), wie es oben beschrieben wurde, dargestellt. Wie zuvor beschrieben, kann das Quantenbit (QUB) des eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) als Terminal für den Anschluss einer Kette aus Quantenregistern (QUREG) verstanden werden. Über dieses Terminal des Quantenpunkts (NV) des Quantenbits( QUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) wird bevorzugt der Löschvorgang des Kernquantenbits (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) durchgeführt, da der direkte Zugriff auf den Kernquantenpunkt (Cl) des Kernquantenbits (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) schwierig ist. Um diesen Kernquantenpunkt (Cl) des Kernquantenbits(CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) zurückzusetzen, wird zunächst der Quantenpunkt (NV) des Quantenbits (QUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) zurückgesetzt. Dies geschieht wie oben beschrieben durch Bestrahlen des Quantenpunkts (NV) des Quantenbits (QUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) mit grünem Licht. Der erste Schritt ist somit die Einzeloperation des Löschens der Quanteninformation des Quantenpunkts(NV) des Quantenbits (QUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG).The following section describes how to reset a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) as described above. As previously described, the quantum bit ( QUB ) that of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) as a terminal for connecting a chain of quantum registers ( QUREG ) can be understood. Via this terminal of the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) the erasure process of the nuclear quantum bit is preferred ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), since direct access to the nuclear quantum dot (Cl) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) is difficult. To this nuclear quantum dot (Cl) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) reset, the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) reset. This is done as described above by irradiating the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) with a green light. The first step is the single operation of deleting the quantum information of the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ).

Nun ändert in einer zweiten Quantenoperation bevorzugt der Steuerrechner (µC) die Quanteninformation des Kernquantenpunkts (Cl) des Kernquantenbits (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) in Abhängigkeit von der Quanteninformation des Quantenpunkts (NV). Insbesondere wird hierbei der bevorzugt der Kernspins des Atomkerns des Kernquantenpunkts (Cl) des Kernquantenbits (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) geändert. Bevorzugt erfolgt die Änderung in Abhängigkeit von dem Elektronenspin der Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV) des Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) bzw. vom Elektronenspin eines Elektrons des Quantenpunkts (NV) des Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG). Bevorzugt erfolgt die Änderung der Quanteninformation des Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, des Kernquantenbits (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) in Abhängigkeit von der Quanteninformation des Quantenpunkts (NV), insbesondere vom Elektronenspin dessen Elektrons bzw. dessen Elektronenkonfiguration, des Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) mit Hilfe eines Verfahrens wie zuvor beschrieben.Now, in a second quantum operation, the control computer preferably changes ( µC ) the quantum information of the nuclear quantum dot (Cl) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) depending on the quantum information of the quantum dot ( NV ). In particular, the nuclear spin of the atomic nucleus of the nuclear quantum dot (Cl) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) changed. The change preferably takes place as a function of the electron spin of the electron configuration of the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) or from the electron spin of an electron of the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ). The quantum information of the nuclear quantum dot is preferably changed ( CI ), especially of the nuclear spin of its atomic nucleus, the nuclear quantum bit ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) depending on the quantum information of the quantum dot ( NV ), in particular of the electron spin, its electron or its electron configuration, the quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) using a procedure as previously described.

Einzelbit - ManipulationenSingle bit manipulations

Quantenbit-ManipulationsverfahrenQuantum bit manipulation method

Wir beschreiben nun ein Verfahren zur Manipulation eines einzelnen Quantenbits (QUB). Wir nehmen hier an, dass das Quantenbit (QUB) insbesondere einem der zuvor beschriebenen Quantenbitkonstruktionen entspricht. Um nun den Quantenpunkt (NV) des Quantenbits (QUB) anzusteuern erfolgt ein zeitweises Bestromen der horizontalen Leitung (LH). Hierbei speist die zugehörige horizontale Treiberstufe (HD) bevorzugt einen horizontalen Mikrowellenstrom in die horizontale Leitung (LH) ein, die mit der Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW ) moduliert ist. Dabei handelt es sich nur um die Schwerpunktfrequenz des Stromsignals. In der Realität handelt es sich ja um einen Burst. Alleine schon durch die zeitliche Begrenzung des Bursts mit einem Startzeitpunkt und einem Endzeitpunkt kommt es zu einer Modifikation des Spektrums, die hier nicht weiter betrachtet wird. Der Startzeitpunkt und der Endzeitpunkt entsprechen einer zeitweisen Bestromung. Der durch die horizontale Treiberstufe (HD) eingespeiste horizontalen Strom (IH) weist somit eine horizontale Stromkomponente auf, die mit einer Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW ) mit einer horizontalen Modulation moduliert ist. In analoger Weise erfolgt ein zeitweises Bestromen der vertikalen Leitung (LV) mit einem vertikalen Strom (IV) mit einer vertikalen Stromkomponente, die mit der Elektron-Elektron-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW ) mit einer vertikalen Modulation moduliert ist. Hierbei speist die zugehörige vertikale Treiberstufe (VD) bevorzugt einen vertikalen Mikrowellenstrom in die horizontale Leitung (LH) ein, der mit der Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW ) moduliert ist. Auch hier wird wieder ein Strom-Burst verwendet, der einen zeitlichen Beginn und ein zeitliches Ende aufweist. Die vertikale Bestromung ist somit ebenfalls nur zeitweise. Bevorzugt ist jedoch der zeitliche Beginn des vertikalen Strom-Bursts gegenüber dem zeitlichen Beginn des horizontalen Strom-Bursts zeitlich verschoben. Damit ist die horizontale Modulation der horizontalen Stromkomponente bevorzugt um +/- 90° gegenüber der vertikalen Modulation der vertikalen Stromkomponente zeitlich phasenverschoben. Dies führt zu einem links oder rechts-polarisierten Mikrowellenfeld am Ort des Quantenpunkts (NV), der mit Hilfe dieses Mikrowellenfeldes dann manipuliert werden kann. Die zeitliche Differenz zwischen dem zeitlichen Ende des vertikalen Strom-Bursts und dem zeitlichen Beginn des vertikalen Strom-Bursts ist die vertikale Pulsdauer. Die zeitliche Differenz zwischen dem zeitlichen Ende des horizontalen Strom-Bursts und dem zeitlichen Beginn des horizontalen Strom-Bursts ist die horizontale Pulsdauer. Bevorzugt sind die vertikale Pulsdauer und die horizontale Pulsdauer in etwa gleich. Die vertikale Stromkomponente ist somit bevorzugt mit einem vertikalen Strompuls mit einer Pulsdauer gepulst und die horizontale Stromkomponente ist bevorzugt mit einem horizontalen Strompuls mit einer Pulsdauer gepulst. Um die zirkulare Polarisation des elektromagnetischen Mikrowellenfeldes am Ort des Quantenpunkts (NV) des Quantenbits (QUB) zu erzeugen, ist der vertikale Strompuls gegenüber dem horizontalen Strompuls bevorzugt um +/- π/2 der Periode der Elektron-Elektron-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW ) phasenverschoben. Der Steuerrechner (µC) stellt dabei die horizontale Treiberstufe (HD) und die vertikale Treiberstufe (VD) so ein, dass diese bevorzugt mit Hilfe eines Synchronisationssignals synchronisiert und phasenrichtig den jeweiligen horizontalen Strompuls bzw. vertikalen Strompuls erzeugen.We now describe a method for manipulating a single quantum bit ( QUB ). We assume here that the quantum bit ( QUB ) corresponds in particular to one of the quantum bit constructions described above. Now to get the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) the horizontal line is temporarily energized ( LH ). The associated horizontal driver stage ( HD ) prefers a horizontal microwave flow in the horizontal line ( LH ) with the electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MW ) is modulated. This is only the center frequency of the current signal. In reality it is a burst. The time limit of the burst with a start time and an end time alone leads to a modification of the spectrum, which is not considered further here. The start time and the end time correspond to a temporary energization. The through the horizontal driver stage ( HD ) fed-in horizontal current ( IH ) thus has a horizontal current component that has an electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MW ) is modulated with a horizontal modulation. In the same way, the vertical line is temporarily energized ( LV ) with a vertical stream ( IV ) with a vertical current component that corresponds to the electron-electron-microwave resonance frequency ( f _MW ) is modulated with a vertical modulation. The associated vertical driver stage ( VD ) preferably a vertical microwave flow in the horizontal line ( LH ) with the electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MW ) is modulated. Here, too, a current burst is used that has a time start and a time end. The vertical energization is therefore also only temporarily. Preferably, however, the start of the vertical current burst is shifted in time compared to the start of the horizontal current burst. The horizontal modulation of the horizontal current component is thus preferably phase-shifted by +/- 90 ° with respect to the vertical modulation of the vertical current component. This leads to a left or right polarized microwave field at the location of the quantum dot ( NV ), which can then be manipulated with the help of this microwave field. The time difference between the end of the vertical current burst and the start of the vertical current burst is the vertical pulse duration. The time difference between the end of the horizontal current burst and the start of the horizontal current burst is the horizontal pulse duration. The vertical pulse duration and the horizontal pulse duration are preferably approximately the same. The vertical current component is thus preferably pulsed with a vertical current pulse with a pulse duration and the horizontal current component is preferably pulsed with a horizontal current pulse with a pulse duration. To determine the circular polarization of the electromagnetic microwave field at the location of the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ), the vertical current pulse is preferred to the horizontal current pulse by +/- π / 2 of the period of the electron-electron-microwave resonance frequency ( f _MW ) out of phase. The tax calculator ( µC ) represents the horizontal driver stage ( HD ) and the vertical driver stage ( VD ) so that they are preferably synchronized with the help of a synchronization signal and generate the respective horizontal current pulse or vertical current pulse in the correct phase.

Bevorzugt entspricht dabei die zeitliche Pulsdauer des horizontalen Strompulses und die zeitliche Pulsdauer des vertikalen Strompulses einer zeitlichen Pulsdauer entsprechend einer zeitlichen Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard Gate) oder 3π/4 oder π (NOT-Gate) der Rabi-Oszillation des Quantenpunkts (NV). Im Falle einer Pulsdauer von π/2 wird im Folgenden von einem Hadamar-Gate oder einer Hadamar-Operation gesprochen. Im Falle einer Pulsdauer von π wird im Folgenden von einem NOT-Gate oder einer NOT-Operation gesprochen. Alternativ kann eine Operation bevorzugt auch so definiert werden, dass die zeitliche Pulsdauer des horizontalen Strompulses und die zeitliche Pulsdauer des vertikalen Strompulses einer zeitlichen Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Rabi-Oszillation des Quantenpunkts (NV) entspricht.The temporal pulse duration of the horizontal current pulse and the temporal pulse duration of the vertical current pulse preferably correspond to a temporal pulse duration corresponding to a temporal phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard Gate) or 3π / 4 or π (NOT gate) of the Rabi oscillation of the quantum dot ( NV ). In the case of a pulse duration of π / 2, a Hadamar gate or a Hadamar operation is used below. In the case of a pulse duration of π, a NOT gate or a NOT operation is used below. Alternatively, an operation can preferably also be defined in such a way that the temporal pulse duration of the horizontal current pulse and the temporal pulse duration of the vertical current pulse of a temporal pulse duration corresponding to a phase difference of an integer multiple of π / 4 of the Rabi oscillation of the quantum dot ( NV ) corresponds.

Muss ein Quantenbit (QUBj) (1≤j≤n) mehrerer Quantenbits (QUB1 bis QUBn) (n>1, n∈N) einer Gesamtvorrichtung angesteuert werden, so ist das zu verwendende Spektrum des MikrowellenBursts dahingehend entscheidend, dass dieses über die Verkopplung mit anderen Quantenbits der n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) entscheidet. Dies wird durch eine geeignete Gestaltung der Einschwingphase und der Ausschwingphase des Mikrowellenbursts erreicht. Ein Strompuls zur Erzeugung eines Mikrowellenpulses weist daher bevorzugt eine Einschwingphase und eine Ausschwingphase auf, wobei der Strompuls eine Amplitudenhüllkurve besitzt. Die Pulsdauer des Strompulses bezieht sich dann auf den zeitlichen Abstand der Zeitpunkte der 70% Amplitude der Amplitudenhüllkurve bezogen auf die Maximalamplitude der Amplitudenhüllkurve des Strompulses zur Erzeugung des Mikrowellensignals.Must be a quantum bit ( QUBj ) (1≤j≤n) several quantum bits ( QUB1 to QUBn ) (n> 1, n∈N) of an overall device are controlled, the spectrum of the microwave burst to be used is decisive in that it is linked to other quantum bits of the n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) decides. This is achieved by a suitable design of the settling phase and the decay phase of the microwave burst. A current pulse for generating a microwave pulse therefore preferably has a settling phase and a decay phase, the current pulse having an amplitude envelope. The pulse duration of the current pulse then refers to the time interval between the points in time of the 70% amplitude of the amplitude envelope based on the maximum amplitude of the amplitude envelope of the current pulse for generating the microwave signal.

Kernquanten bit - ManipulationsverfahrenNuclear quantum bit manipulation method

Im vorausgehenden Abschnitt wurde diskutiert, wie der Quantenzustand eines Elektrons bzw. der Elektronenkonfiguration eines Quantenpunkts (NV) eines Quantenbits (QUB) direkt manipuliert werden kann. Nun wird das analoge Verfahren für ein Kernquantenbit (CQUB), wie es zuvor beschrieben wurde, betrachtet.In the previous section it was discussed how the quantum state of an electron or the electron configuration of a quantum dot ( NV ) of a quantum bit ( QUB ) can be manipulated directly. Now the analogous procedure for a nuclear quantum bit ( CQUB ) as previously described.

Wie leicht durch Vergleich der 1 und 2 leicht erkenntlich ist, ist die Vorrichtung zur direkten Ansteuerung des Kernquantenpunkts (CI) eines Kernquantenbits (CQUB) praktisch gleich der Vorrichtung zur Ansteuerung des Quantenpunkts (NV) eines Quantenbits (QUB). Diese Vorrichtung besteht in den Vorrichtungen der 1 und 2 aus einer horizontalen Leitung (LH) und einer vertikalen Leitung (LV), die sich über dem Quantenpunkt (NV) bzw. dem Kernquantenpunkt (CI) kreuzen.How easily by comparing the 1 and 2 is easily recognizable, the device for direct control of the nuclear quantum dot ( CI ) of a nuclear quantum bit ( CQUB ) practically the same as the device for controlling the quantum dot ( NV ) of a quantum bit ( QUB ). This device consists in the devices of 1 and 2 from a horizontal pipe ( LH ) and a vertical pipe ( LV ), which are located above the quantum dot ( NV ) or the nuclear quantum dot ( CI ) cross.

Die Ansteuerung eines Kernquantenpunktes (CI) erfolgt daher analog zu der Ansteuerung eines Quantenpunkts (NV). Da die Masse eines Elektrons bzw. einer Elektronenkonfiguration eines Quantenpunkts (NV) geringer ist als die Masse eines Atomkerns eines Kernquantenpunkts (CI), ist für die Manipulationen des Kernquantenpunkts (Cl) eine betragsmäßig kleinere zweiten Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWCC2 ) notwendig als der Betrag der Elektron-Elektron-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW ), die zur Manipulation des Quantenpunkts (NV) verwendet wird.The control of a nuclear quantum dot ( CI ) is therefore analogous to the control of a quantum dot ( NV ). Since the mass of an electron or an electron configuration of a quantum dot ( NV ) is less than the mass of an atomic nucleus of a nuclear quantum dot ( CI ), is for the manipulations of the nuclear quantum dot (Cl) a smaller second nuclear-nuclear radio wave frequency ( f _RWCC2 ) necessary than the magnitude of the electron-electron-microwave resonance frequency ( f _MW ) used to manipulate the quantum dot ( NV ) is used.

Das Verfahren zu Manipulation der Quanteninformation des Kernquantenpunkts (Cl) umfasst daher analog zur Ansteuerung des Quantenpunkts (NV) eines Quantenbits (QUB) ein Bestromen der horizontalen Leitung (LH) des Kernquantenbits (CQUB) mit einem horizontalen Strom (IH) mit einer horizontalen Stromkomponente, die mit einer ersten Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWCC ) und/oder mit einer zweiten Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWCC2 ) als Modulationsfrequenz mit einer horizontalen Modulation moduliert ist. Des Weiteren umfasst das Verfahren in analoger Weise das vorzugsweise leicht zeitversetzte Bestromen der vertikalen Leitung (LV) des Kernquantenbits (CQUB) mit einem vertikalen Strom (IV) mit einer vertikalen Stromkomponente, die mit der Modulationsfrequenz mit einer vertikalen Modulation moduliert ist. Wie bei der Ansteuerung eines Quantenpunkts (NV) ist es sinnvoll, zur Manipulation des Kernquantenpunkts (CI) links oder rechts polarisierte elektromagnetische Wellen am Ort des Kernquantenpunkts (CI) zu verwenden. Hierzu ist bevorzugt die horizontale Modulation der horizontalen Stromkomponente um +/- 90° gegenüber der vertikalen Modulation der vertikalen Stromkomponente zeitlich phasenverschoben. Hierbei bezieht sich die Angabe +/-π/2 auf die Phasenlage der Modulationsanteile des vertikalen Stromanteils und der horizontalen Stromanteils mit Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWCC2) relativ zueinander. Wie zuvor im Falle der Manipulation eines Quantenpunkts (NV) sind auch im Falle der Manipulation eines Kernquantenpunkts die vertikale Stromkomponente mit einem vertikalen Strompuls mit einer Pulsdauer gepulst und die horizontale Stromkomponente mit einem horizontalen Strompuls mit einer Pulsdauer gepulst. Alternativ kann dies auch so ausgedrückt werden, dass bevorzugt der vertikale Strompuls gegenüber dem horizontalen Strompuls um +/- π/4 oder besser +/- π/2 der Periode der ersten Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWCC ) bzw. um +/- π/4 oder besser +/- π/2 der Periode der zweiten Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWCC2 ) phasenverschoben ist. Bevorzugt besitzt die zeitliche Pulsdauer des horizontalen Strompulses und des vertikalen Strompulses eine Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (NOT-Gate) der Periodendauer der Rabi-Oszillation Kernquantenpunkts (Cl) des ersten Kernquantenbits (CQUB). Anders ausgedrückt besitzt die zeitliche Pulsdauer des horizontalen Strompulses und des vertikalen Strompulses eine Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer der Rabi-Oszillation Kernquantenpunkts (Cl) des ersten Kernquantenbits (CQUB).The method for manipulating the quantum information of the nuclear quantum dot (Cl) therefore includes, analogous to the control of the quantum dot ( NV ) of a quantum bit ( QUB ) energizing the horizontal line ( LH ) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) with a horizontal stream ( IH ) with a horizontal current component that coincides with a first core-core radio wave frequency ( f _RWCC ) and / or with a second core-core radio wave frequency ( f _RWCC2 ) is modulated as the modulation frequency with a horizontal modulation. Furthermore, the method comprises in an analogous manner the preferably slightly delayed energization of the vertical line ( LV ) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) with a vertical stream ( IV ) with a vertical current component that is modulated at the modulation frequency with a vertical modulation. As with the control of a quantum dot ( NV ) it makes sense to manipulate the nuclear quantum dot ( CI ) left or right polarized electromagnetic waves at the location of the nuclear quantum dot ( CI ) to use. For this purpose, the horizontal modulation of the horizontal current component is preferably phase-shifted by +/- 90 ° with respect to the vertical modulation of the vertical current component. Here, the specification +/- π / 2 relates to the phase position of the modulation components of the vertical current component and the horizontal current component with core-core radio wave _frequency (f _RWCC2 ) relative to one another. As before in the case of manipulating a quantum dot ( NV ), even in the case of manipulation of a nuclear quantum dot, the vertical current component is pulsed with a vertical current pulse with a pulse duration and the horizontal current component is pulsed with a horizontal current pulse with a pulse duration. Alternatively, this can also be expressed in such a way that preferably the vertical current pulse compared to the horizontal current pulse by +/- π / 4 or better +/- π / 2 of the period of the first core-core radio wave frequency ( f _RWCC ) or by +/- π / 4 or better +/- π / 2 of the period of the second core-core radio wave frequency ( f _RWCC2 ) is out of phase. The temporal pulse duration of the horizontal current pulse and the vertical current pulse preferably has a pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (NOT gate) of the period of the Rabi oscillation nuclear quantum dot (Cl ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB ). In other words, the temporal pulse duration of the horizontal current pulse and the vertical current pulse has a pulse duration corresponding to a phase difference of an integral multiple of π / 4 of the period of the Rabi oscillation nuclear quantum dot (Cl) of the first nuclear quantum bit ( CQUB ).

Bevorzugt entspricht dabei die zeitliche Pulsdauer des horizontalen Strompulses und die zeitliche Pulsdauer des vertikalen Strompulses einer zeitlichen Pulsdauer entsprechend einer zeitlichen Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard Gate) oder 3π/4 oder π (NOT-Gate) der Rabi-Oszillation des Kernquantenpunkts (CI). Im Falle einer Pulsdauer von π/2 wird im Folgenden von einem Hadamar-Gate oder einer Hadamar-Operation gesprochen. Im Falle einer Pulsdauer von π wird im Folgenden von einem NOT-Gate oder einer NOT-Operation gesprochen. Alternativ kann eine Operation bevorzugt auch so definiert werden, dass die zeitliche Pulsdauer des horizontalen Strompulses und die zeitliche Pulsdauer des vertikalen Strompulses einer zeitlichen Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Rabi-Oszillation des Kernquantenpunkts (CI) entspricht.The temporal pulse duration of the horizontal current pulse and the temporal pulse duration of the vertical current pulse preferably correspond to a temporal pulse duration corresponding to a temporal phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard Gate) or 3π / 4 or π (NOT gate) of the Rabi oscillation of the nuclear quantum dot ( CI ). In the case of a pulse duration of π / 2, a Hadamar gate or a Hadamar operation is used below. In the case of a pulse duration of π, a NOT gate or a NOT operation is used below. Alternatively, an operation can preferably also be defined in such a way that the temporal pulse duration of the horizontal current pulse and the temporal pulse duration of the vertical current pulse of a temporal pulse duration corresponding to a phase difference of an integer multiple of π / 4 of the Rabi oscillation of the nuclear quantum dot ( CI ) corresponds.

Muss ein Kernquantenpunkt (Clj) mehrerer Kernquantenpunkte (CI1 bis Cln) einer Gesamtvorrichtung, z.B. einer QuantenALU wie sie im Folgenden noch erläutert wird, angesteuert werden, so ist das zu verwendende Spektrum des Radiowellen-Bursts dahingehend entscheidend, dass dieses über die Verkopplung mit anderen Kernquantenpunkten der n Kernquantenpunkte (Cl1 bis Cln) entscheidet. Dies wird durch eine geeignete Gestaltung der Einschwingphase und der Ausschwingphase des Radiowellenbursts erreicht. Ein Strompuls zur Erzeugung eines Radiowellenpulses (=Radiowellenbursts) weist daher bevorzugt eine Einschwingphase und eine Ausschwingphase auf, wobei der Strompuls eine Amplitudenhüllkurve besitzt. Die Pulsdauer des Strompulses bezieht sich dann auf den zeitlichen Abstand der Zeitpunkte der 70% Amplitude der Amplitudenhüllkurve bezogen auf die Maximalamplitude der Amplitudenhüllkurve des Strompulses zur Erzeugung des Radiowellensignals.Must a nuclear quantum dot (Clj) of several nuclear quantum dots ( CI1 to Cln) of an overall device, for example a quantum ALU as will be explained below, the spectrum of the radio wave burst to be used is decisive in that this over the coupling with other nuclear quantum dots of the n nuclear quantum dots (Cl1 to Cln) is decisive. This is achieved by a suitable design of the settling phase and the decay phase of the radio wave burst. A current pulse for generating a radio wave pulse (= radio wave burst) therefore preferably has a settling phase and a decay phase, the current pulse having an amplitude envelope. The pulse duration of the current pulse then relates to the time interval between the points in time of the 70% amplitude of the amplitude envelope based on the maximum amplitude of the amplitude envelope of the current pulse for generating the radio wave signal.

Das Kernquantenbitmanipulationsverfahren wird hier nur der Vollständigkeit halber aufgeführt. Für den Betrieb des Quantencomputers hat es eine untergeordnete Bedeutung.The core quantum bit manipulation method is listed here for the sake of completeness. It is of minor importance for the operation of the quantum computer.

QuantenregistereinzeloperationenQuantum register operations

Selektive Manipulationsverfahren für einzelne Quantenbits in QuantenregisternSelective manipulation processes for individual quantum bits in quantum registers

Selektives Ansteuerverfahren zur Ansteuerung eines einzelnen Quantenbits eines Quantenregisters ohne wesentliche Beeinträchtigung der anderen Quantenbits des betreffenden Quantenregisters. In diesem Abschnitt wird diskutiert, wie die Quanteninformation eines einzelnen Quantenbits (QBj) eines Quantenregisters (QUREG) mit n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) mit 1≤j≤n mit hoher Wahrscheinlichkeit geändert werden kann ohne der Quanteninformationen der n-1 anderen Quantenbits (QUB1 bis QUB(i-1) und QUB(j+1) bis QUBn) der n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) zu ändern. Dies ist somit eine sehr grundlegende Operation, da sie die Adressierung einzelner Quantenbits (QUBj) der n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) beschreibt.Selective control method for controlling an individual quantum bit of a quantum register without significant impairment of the other quantum bits of the quantum register concerned. This section discusses how the quantum information of a single quantum bit (QBj) of a quantum register ( QUREG ) with n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) with 1≤j≤n can be changed with high probability without the quantum information of the n-1 other quantum bits ( QUB1 to QUB (i-1) and QUB (j + 1) to QUBn ) of the n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) to change. This is a very basic operation because it involves addressing individual quantum bits ( QUBj ) of the n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) describes.

Zur Beschreibung des Vorgangs wird angenommen, dass j=1 gilt, es sich also um das erste Quantenbit (QUB1) handelt. Das Verfahren kann aber auch auf alle anderen Quantenbits eines ein- oder zweidimensionalen Quantenregisters angewendet werden. Das Quantenregister und die Quantenbits entsprechen bevorzugt den zuvor beschriebenen Quantenbits und Quantenregistern.To describe the process, it is assumed that j = 1 applies, i.e. that it is the first quantum bit ( QUB1 ) acts. However, the method can also be applied to all other quantum bits of a one- or two-dimensional quantum register. The quantum register and the quantum bits preferably correspond to the quantum bits and quantum registers described above.

Es handelt sich bei dem hier beispielhaft beschriebenen Verfahren somit um ein beispielhaftes Verfahren zur selektiven Ansteuerung eines ersten Quantenbits (QUB1) eines Quantenregisters (QUREG), wie es zuvor beschrieben wurde. Zuvor wurde beispielhaft angenommen, dass die Quantenbits längs der ersten horizontalen Leitung (LH1) angeordnet sind, die den Quantenbits des Quantenregisters gemeinsam sein soll. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass diese Anordnung hier nur beispielhaft zur Vereinfachung der Beschreibung verwendet wird und dass andere Anordnungen möglich sind und von der Beanspruchung umfasst sind.The method described here as an example is therefore an exemplary method for the selective control of a first quantum bit ( QUB1 ) a quantum register ( QUREG ) as previously described. Previously it was assumed as an example that the quantum bits along the first horizontal line ( LH1 ) are arranged, which should be common to the quantum bits of the quantum register. It is expressly pointed out that this arrangement is used here only as an example to simplify the description and that other arrangements are possible and are covered by the stress.

Für die Adressierung umfasst das Verfahren den Schritt des zeitweisen Bestromens der beispielhaft gemeinsamen ersten horizontalen Leitung (LH1) des Quantenregisters (QUREG) mit einer ersten horizontalen Stromkomponente des ersten horizontalen Stromes (IH1), der mit einer ersten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH1 ) mit einer ersten horizontalen Modulation moduliert ist. Es wird also ein erster horizontaler Strom-Burst oder Strompuls in die erste horizontale Leitung (LH1) eingespeist. Entsprechend der beispielhaften Konstruktion werden somit alle Quantenbits des Quantenregisters (QUREG) längs der ersten horizontalen Leitung (LH1) dem sich ergebenden magnetischen Feld ausgesetzt. Des Weiteren umfasst das beispielhafte Verfahren das zeitweise Bestromen der ersten vertikalen Leitung (LV1) des Quantenregisters (QUREG) mit einer ersten vertikalen Stromstromkomponente des ersten vertikalen Stromes (IV1), die mit der ersten vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV1 ) mit einer ersten vertikalen Modulation moduliert ist. Das magnetische Feld dieser ersten vertikalen Stromstromkomponente des ersten vertikalen Stromes (IV1) beeinflusst somit vor allem den ersten Quantenpunkt (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) und in wesentlich geringerem Maße die benachbarten Quantenpunkte der benachbarten Quantenbits, wobei die Beeinflussung mit steigendem Abstand schnell abfällt. Es wird also ein erster vertikaler Strom-Burst oder Strompuls in die erste vertikale Leitung (LV1) eingespeist.For addressing, the method includes the step of temporarily energizing the first horizontal line, which is shared by way of example ( LH1 ) of the quantum register ( QUREG ) with a first horizontal flow component of the first horizontal flow ( IH1 ), which has a first horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH1 ) is modulated with a first horizontal modulation. So there is a first horizontal current burst or current pulse in the first horizontal line ( LH1 ) fed in. According to the exemplary construction, all quantum bits of the quantum register ( QUREG ) along the first horizontal line ( LH1 ) exposed to the resulting magnetic field. Furthermore, the exemplary method includes the temporary energization of the first vertical line ( LV1 ) of the quantum register ( QUREG ) with a first vertical current component of the first vertical current ( IV1 ) with the first vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV1 ) is modulated with a first vertical modulation. The magnetic field of this first vertical current component of the first vertical current ( IV1 ) thus mainly influences the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) and, to a much lesser extent, the neighboring quantum dots of the neighboring quantum bits, the influence rapidly decreasing with increasing distance. So there is a first vertical current burst or current pulse in the first vertical line ( LV1 ) fed in.

Um nun die anderen Quantenpunkte der anderen Quantenbits der n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) und zwar insbesondere die unmittelbar benachbarten Quantenpunkte der benachbarten Quantenbits nicht durch den vertikalen Strompuls und/oder den horizontalen Strompuls anzusprechen, werden die Resonanzfrequenzen dieser nicht anzusprechenden Quantenbits gezielt verstimmt. Durch diese Verstimmung geraten diese verstimmten Quantenpunkte nicht mehr in Resonanz mit der vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV1 ) und/oder der horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH1 ). Somit wird die Quanteninformation der Quantenpunkte dieser verstimmten Quantenbits der n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) nicht durch den vertikalen Strompuls und/oder den horizontalen Strompuls beeinflusst.In order to now the other quantum dots of the other quantum bits of the n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) and in particular not to address the immediately adjacent quantum dots of the adjacent quantum bits by the vertical current pulse and / or the horizontal current pulse, the resonance frequencies of these quantum bits that are not to be addressed are deliberately detuned. As a result of this detuning, these detuned quantum dots no longer come into resonance with the vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV1 ) and / or the horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH1 ). Thus, the quantum information of the quantum dots of these detuned quantum bits of the n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) not influenced by the vertical current pulse and / or the horizontal current pulse.

Dieses Verfahren zur Selektion eines einzelnen Quantenbits ist ein wesentlicher Aspekt der hier vorgelegten technischen Lehre. Mittels dieser Methodik können einzelne Quantenbits aber auch Gruppen von zwei oder mehr Quantenbits, beispielsweise einzelne Zwei-Bit-Quantenregister innerhalb von Mehrbitquantenregistern, mittels Verstimmung der nicht anzusprechenden Quantenbits und Ansteuerung mit der geeigneten Resonanzfrequenz angesprochen werden.This method of selecting a single quantum bit is an essential aspect of the technical teaching presented here. Using this method, however, individual quantum bits can also Groups of two or more quantum bits, for example individual two-bit quantum registers within multi-bit quantum registers, are addressed by detuning the quantum bits that are not to be addressed and actuating them with the appropriate resonance frequency.

Die Verstimmung wird an der Paarung aus einem ersten Quantenbit (QUB1) und einem zweiten Quantenbit (QUB2) erläutert. Sie kann auf andere Paarungen beispielsweise eines i-ten Quantenbits (QUBi) mit einem j-ten Quantenbit (QUBj) erweitert werden. Somit können dann k Quantenbits angesprochen werden und n-k Quantenbits verstimmt werden sodass nur k Quantenbits eines Quantenregisters mit n Quantenbits angesprochen werden. Besonders bevorzugt wird k=1 gewählt.The detuning is caused by the pairing of a first quantum bit ( QUB1 ) and a second quantum bit ( QUB2 ) explained. It can refer to other pairings, for example of an i-th quantum bit ( QUBi ) with a j-th quantum bit ( QUBj ) can be expanded. Thus k quantum bits can be addressed and nk quantum bits can be detuned so that only k quantum bits of a quantum register with n quantum bits are addressed. It is particularly preferred that k = 1 is chosen.

Diese Verstimmung der Resonanzfrequenzen erfolgt bevorzugt durch zusätzliches Bestromen der ersten horizontalen Leitung (LH1) mit einer ersten horizontalen Gleichstromkomponente (IHG1) des ersten horizontalen Stromes (IH1), wobei die erste horizontale Gleichstromkomponente (IHG1) einen ersten horizontalen Stromwert von 0A aufweisen kann, und/oder durch zusätzliches Bestromen der ersten vertikalen Leitung (LV1) mit einer ersten vertikalen Gleichstromkomponente (IVG1) des ersten vertikalen Stromes (IV1), wobei auch die erste vertikale Gleichstromkomponente (IVG1) einen ersten vertikalen Stromwert von 0A aufweisen kann. Um die anderen Quantenbits der n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) nun zu verstimmen, erfolgt beispielsweise ein zusätzliches Bestromen der zweiten vertikalen Leitung (LV2) mit einer zweiten vertikalen Gleichstromkomponente (IVG2), wobei die zweite vertikale Gleichstromkomponente einen zweiten vertikalen Stromwert aufweist, der von dem ersten vertikalen Stromwert abweicht. Durch dieses Abweichen des zweiten vertikalen Stromwerts von dem ersten vertikalen Stromwert wird erreicht, dass die Resonanzfrequenz des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) von der Resonanzfrequenz des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) abweicht.This detuning of the resonance frequencies is preferably done by additionally energizing the first horizontal line ( LH1 ) with a first horizontal direct current component ( IHG1 ) of the first horizontal stream ( IH1 ), where the first horizontal DC component ( IHG1 ) can have a first horizontal current value of 0A, and / or by additionally energizing the first vertical line ( LV1 ) with a first vertical direct current component ( IVG1 ) of the first vertical stream ( IV1 ), where the first vertical DC component ( IVG1 ) can have a first vertical current value of 0A. To get the other quantum bits of the n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) now detuned, an additional current is applied to the second vertical line ( LV2 ) with a second vertical direct current component ( IVG2 ), wherein the second vertical DC component has a second vertical current value that differs from the first vertical current value. This deviation of the second vertical current value from the first vertical current value ensures that the resonance frequency of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) from the resonance frequency of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) differs.

Wie bereits zuvor erwähnt, kann dieses Verfahren auch für andere Quantenbitpaarungen angewendet werden. Basis des selektiven Ansteuerungsverfahrens ist dabei, wie bereits erwähnt, die Selektion des ersten Quantenbits (QUB1) oder des zweiten Quantenbits (QUB2) durch Verstimmung der der ersten vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV1 ) des ersten Quantenbits (QUB1) gegenüber der zweiten vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) des zweiten Quantenbits (QUB2).As mentioned above, this method can also be used for other quantum bit pairings. As already mentioned, the basis of the selective control method is the selection of the first quantum bit ( QUB1 ) or the second quantum bit ( QUB2 ) by detuning the first vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) versus the second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ).

Wie zuvor ist die Verwendung zirkular polarisierter elektromagnetischer Wellen zu Manipulation der Quantenpunkte der Quantenbits sinnvoll. Es ist daher zweckmäßig, wenn die erste horizontale Modulation um +/- π/2 der Periode der ersten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH1 ) gegenüber der ersten vertikalen Modulation phasenverschoben ist.As before, the use of circularly polarized electromagnetic waves to manipulate the quantum dots of the quantum bits makes sense. It is therefore useful if the first horizontal modulation is +/- π / 2 of the period of the first horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH1 ) is out of phase with the first vertical modulation.

Besonders bevorzugt ist aus dem gleichen Grund der Fall, dass die erste vertikale Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV1 ) gleich der ersten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH1 ) ist.For the same reason, it is particularly preferred that the first vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV1 ) equal to the first horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH1 ) is.

Ebenso ist es besonders vorteilhaft, wenn die erste vertikale Stromkomponente mit einem ersten vertikalen Strompuls mit einer ersten Pulsdauer gepulst ist und die erste horizontale Stromkomponente ebenfalls mit einem ersten horizontalen Strompuls mit der ersten Pulsdauer gepulst ist.It is also particularly advantageous if the first vertical current component is pulsed with a first vertical current pulse with a first pulse duration and the first horizontal current component is also pulsed with a first horizontal current pulse with the first pulse duration.

Wie zuvor bereits erwähnt, ist es dann sinnvoll, wenn der erste vertikale Strompuls gegenüber dem ersten horizontalen Strompuls um +/- π/2 der Periode der ersten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH1 ) phasenverschoben ist.As already mentioned before, it makes sense if the first vertical current pulse compared to the first horizontal current pulse by +/- π / 2 of the period of the first horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH1 ) is out of phase.

Besonders günstig ist es wieder, wenn die erste zeitliche Pulsdauer eine erste Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (NOT-Gate) der Rabi-Oszillation des ersten Quantenpunkts (NV1) hat und/oder wenn die erste zeitliche Pulsdauer eine erste Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Rabi-Oszillation des ersten Quantenpunkts (NV1) hat.Again, it is particularly beneficial if the first temporal pulse duration has a first pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (NOT gate) of the Rabi oscillation of the first quantum dot ( NV1 ) and / or if the first temporal pulse duration has a first pulse duration corresponding to a phase difference of an integer multiple of π / 4 of the Rabi oscillation of the first quantum dot ( NV1 ) Has.

Ansteuerverfahren zur unterschiedlichen, gleichzeitigen Ansteuerung eines ersten einzelnen Quantenbits und eines zweiten einzelnen Quantenbits eines QuantenregistersControl method for different, simultaneous control of a first individual quantum bit and a second individual quantum bit of a quantum register

In diesem Abschnitt wird nun diskutiert, wie die in den vorhergehenden Abschnitten beschriebene Ansteuerung eines einzelnen Quantenbits (QUBj) eines Quantenregisters (QUREG) mit n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) parallelisiert werden kann, so dass zwei Quantenbits des Quantenregisters (QUREG) unterschiedlich angesprochen werden können, ohne die anderen Quantenbits des Quantenregisters wesentlich zu modifizieren. Hierbei wird hier zunächst noch eine gegenseitige Beeinflussung in Kauf genommen werden müssen. Im Vordergrund dieses Abschnitts steht somit zunächst nur die Ansteuerung eines zweiten Quantenbits. Hierbei setzt das Verfahren auf das unmittelbar zuvor beschriebene Verfahren auf. Beispielhaft wird hier angenommen, dass das erste Quantenbit (QUB1) und das zweite Quantenbit (QUB2) eines Quantenregisters (QUREG) angesteuert werden sollen und die weiteren Quantenbits (QUB3 bis QUBn) des Quantenregisters (QUREG) unbeeinflusst bleiben sollen. Statt dieser Quantenbits (QUB1, QUB2) können auch andere Quantenbitpaarungen und/oder mehr als zwei Quantenbits manipuliert werden. Insofern ist die hier behandelte Kombination aus erstem Quantenbit (QUB1) und zweiten Quantenbit (QUB2) nur beispielhaft. Das im Folgende beschriebene gilt dann entsprechend. Hier wird somit ein Verfahren zur unterschiedlichen Ansteuerung eines ersten Quantenbits (QUB1) und eines zweiten Quantenbits (QUB2) eines Quantenregisters (QUREG), wie es zuvor beschrieben wurde, beschrieben. Neben den im vorhergehenden Abschnitt beschriebenen Bestromungen zur Ansteuerung des ersten Quantenbits (QUB1) werden nun zusätzliche Leitungen bestromt. Das Verfahren umfasst daher den Schritt des zusätzlichen Bestromens der zweiten horizontalen Leitung (LH2) mit einer zweiten horizontalen Stromkomponente des zweiten horizontalen Stromes (IH2), der mit einer zweiten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH2 ) mit einer zweiten horizontalen Modulation moduliert ist, und des zusätzlichen Bestromens der zweiten vertikalen Leitung (LV2) mit einer zweiten vertikalen Stromkomponente des zweiten vertikalen Stromes (IV2), der mit einer zweiten vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) mit einer zweiten vertikalen Modulation moduliert ist.This section now discusses how the control of a single quantum bit described in the previous sections ( QUBj ) a quantum register ( QUREG ) with n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) can be parallelized so that two quantum bits of the quantum register ( QUREG ) can be addressed differently without significantly modifying the other quantum bits of the quantum register. Here, a mutual influence will first have to be accepted. The focus of this section is therefore initially only on the control of a second quantum bit. Here the method is based on the method described immediately above. As an example, it is assumed here that the first quantum bit ( QUB1 ) and the second quantum bit ( QUB2 ) a quantum register ( QUREG ) should be controlled and the other quantum bits ( QUB3 to QUBn ) of the quantum register ( QUREG ) should remain unaffected. Instead of these quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) other quantum bit pairings and / or more than two quantum bits can also be manipulated. In this respect, the combination of the first quantum bit ( QUB1 ) and second quantum bit ( QUB2 ) only as an example. The following then applies accordingly. A method for the different control of a first quantum bit ( QUB1 ) and a second quantum bit ( QUB2 ) a quantum register ( QUREG ) as previously described. In addition to the currents described in the previous section for controlling the first quantum bit ( QUB1 ) additional lines are now energized. The method therefore includes the step of additionally energizing the second horizontal line ( LH2 ) with a second horizontal flow component of the second horizontal flow ( IH2 ), which has a second horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH2 ) is modulated with a second horizontal modulation, and the additional energization of the second vertical line ( LV2 ) with a second vertical current component of the second vertical current ( IV2 ), which has a second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV2 ) is modulated with a second vertical modulation.

Um eine links oder rechts polarisierte elektromagnetische Welle am Ort des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) zur erzeugen, ist es wieder sinnvoll, dass bevorzugt die zweite horizontale Modulation um +/- π/2 der Periode der zweiten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH2 ) gegenüber der zweiten vertikalen Modulation phasenverschoben ist.To get a left or right polarized electromagnetic wave at the location of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ), it makes sense again that preferably the second horizontal modulation by +/- π / 2 of the period of the second horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH2 ) is out of phase with the second vertical modulation.

Ebenso ist bevorzugt die zweite vertikale Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) gleich der zweiten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH2 ), um diese Phasenbeziehung sicherzustellen.The second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV2 ) equal to the second horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH2 ) to ensure this phase relationship.

Es wird daher vorgeschlagen, dass bevorzugt die zweite vertikale Stromkomponente mit einem zweiten vertikalen Strompuls mit einer zweiten Pulsdauer gepulst ist und die erste horizontale Stromkomponente mit einem zweiten horizontalen Strompuls mit der zweiten Pulsdauer gepulst sind.It is therefore proposed that the second vertical current component is preferably pulsed with a second vertical current pulse with a second pulse duration and the first horizontal current component is pulsed with a second horizontal current pulse with the second pulse duration.

Bevorzugt ist der zweite vertikale Strompuls gegenüber dem zweiten horizontalen Strompuls um +/π/2 der Periode der zweiten vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) phasenverschoben, was zu der besagten zirkularen Polarisation des elektromagnetischen Feldes am Ort des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) führt.The second vertical current pulse is preferred compared to the second horizontal current pulse by + / π / 2 of the period of the second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV2 ) phase shifted, which leads to the said circular polarization of the electromagnetic field at the location of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) leads.

Um nun Quantenoperationen durchführen zu können, ist es notwendig, die zweite Pulsdauer geeignet zu wählen. Es ist daher bevorzugt, dass die zweite zeitliche Pulsdauer eine zweite Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamar-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) der Rabi-Oszillation des zweiten Quantenpunkts (NV2) besitzt und/oder dass die zweite zeitliche Pulsdauer eine zweite Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Rabi-Oszillation des zweiten Quantenpunkts (NV2) hat.In order to be able to perform quantum operations, it is necessary to select the second pulse duration appropriately. It is therefore preferred that the second temporal pulse duration has a second pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamar gate) or 3π / 4 or π (emergency gate) of the Rabi oscillation of the second quantum dot ( NV2 ) and / or that the second temporal pulse duration has a second pulse duration corresponding to a phase difference of an integer multiple of π / 4 of the Rabi oscillation of the second quantum dot ( NV2 ) Has.

Eine Pulsdauer von π/2 entspricht dabei einem Hadamar-Gate, das auch Hadamar-Operation genannt wird. Es rotiert die Quanteninformation des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) um 90°.A pulse duration of π / 2 corresponds to a Hadamar gate, which is also called a Hadamar operation. It rotates the quantum information of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) by 90 °.

Selektives Ansteuerverfahren zur synchronen Ansteuerung eines ersten einzelnen Quantenbits eines Quantenregisters und eines zweiten einzelnen Quantenbits dieses Quantenregisters ohne wesentliche Beeinträchtigung der anderen Quantenbits des betreffenden Quantenregisters In diesem Abschnitt wird nun diskutiert, wie die im vorhergehenden Abschnitt beschriebene Ansteuerung eines einzelnen Quantenbits (QUBj) eines Quantenregisters (QUREG) mit n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) parallelisiert werden kann, ohne dass es zu einer wesentlichen Beeinflussung der nicht angesprochenen Quantenbits kommt. Hierbei setzt das Verfahren auf das unmittelbar zuvor beschriebene Verfahren auf. Beispielhaft wird hier angenommen, dass das erste Quantenbit (QUB1) und das zweite Quantenbit (QUB2) eines Quantenregisters (QUREG) angesteuert werden sollen. Statt dieser Quantenbits können auch andere Quantenbitpaarungen und/oder mehr als zwei Quantenbits manipuliert werden. Das im Folgende beschriebene gilt dann entsprechend.Selective control method for the synchronous control of a first individual quantum bit of a quantum register and a second individual quantum bit of this quantum register without significant impairment of the other quantum bits of the quantum register in question. This section now discusses how the control of a single quantum bit described in the previous section ( QUBj ) a quantum register ( QUREG ) with n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) can be parallelized without significantly influencing the quantum bits not addressed. Here the method is based on the method described immediately above. As an example, it is assumed here that the first quantum bit ( QUB1 ) and the second quantum bit ( QUB2 ) a quantum register ( QUREG ) should be controlled. Instead of these quantum bits, other quantum bit pairings and / or more than two quantum bits can also be manipulated. The following then applies accordingly.

Das hier beschriebene Verfahren zur nun synchronen Ansteuerung eines beispielhaft ersten Quantenbits (QUB1) und eines beispielhaften zweiten Quantenbits (QUB2) eines Quantenregisters (QUREG), wie es zuvor beschrieben wurde. Es wird nun angenommen, dass die vertikalen Leitungen gleich bestromt werden und die horizontalen Leitungen unabhängig sind. Das Verfahren umfasst dann den zusätzlichen Schritt des zusätzlichen Bestromens der zweiten horizontalen Leitung (LH2) des zweiten Quantenbits (QUB2) mit einer zweiten horizontalen Stromkomponente des zweiten horizontalen Stromes (IH2), der mit der zweiten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH2 ) mit der zweiten horizontalen Modulation moduliert ist und das zusätzliche Bestromen der ersten vertikalen Leitung (LV1) mit einer zweiten vertikalen Stromkomponente des ersten vertikalen Stromes (IV1), der mit einer zweiten vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) mit einer zweiten vertikalen Modulation moduliert Bevorzugt ist die zweite horizontale Modulation um +/- π/2 der Periode der zweiten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH2 ) gegenüber der zweiten vertikalen Modulation phasenverschoben. Ebenso bevorzugt ist die zweite vertikale Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) gleich der zweiten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH2 ). Die zweite vertikale Stromkomponente ist bevorzugt mit einem zweiten vertikalen Strompuls mit einer zweiten Pulsdauer gepulst. Die erste horizontale Stromkomponente ist bevorzugt mit einem zweiten horizontalen Strompuls mit der zweiten Pulsdauer gepulst.The method described here for the now synchronous control of an exemplary first quantum bit ( QUB1 ) and an exemplary second quantum bit ( QUB2 ) a quantum register ( QUREG ) as previously described. It is now assumed that the vertical lines are energized equally and the horizontal lines are independent. The method then includes the additional step of additionally energizing the second horizontal line ( LH2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) with a second horizontal flow component of the second horizontal flow ( IH2 ), which has the second horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH2 ) is modulated with the second horizontal modulation and the additional Energizing the first vertical line ( LV1 ) with a second vertical current component of the first vertical current ( IV1 ), which has a second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV2 ) modulated with a second vertical modulation The second horizontal modulation is preferred by +/- π / 2 of the period of the second horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH2 ) out of phase with the second vertical modulation. The second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV2 ) equal to the second horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH2 ). The second vertical current component is preferably pulsed with a second vertical current pulse with a second pulse duration. The first horizontal current component is preferably pulsed with a second horizontal current pulse with the second pulse duration.

Bevorzugt ist der zweite vertikale Strompuls gegenüber dem zweiten horizontalen Strompuls um +/π/2 der Periode der zweiten vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) phasenverschoben. Die zweite zeitliche Pulsdauer besitzt bevorzugt eine zweite Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamar-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) der Rabi-Oszillation des zweiten Quantenpunkts (NV2) und/oder eine zweite Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Rabi-Oszillation des zweiten Quantenpunkts (NV2).The second vertical current pulse is preferred compared to the second horizontal current pulse by + / π / 2 of the period of the second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV2 ) out of phase. The second temporal pulse duration preferably has a second pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamar gate) or 3π / 4 or π (not gate) of the Rabi oscillation of the second quantum dot ( NV2 ) and / or a second pulse duration corresponding to a phase difference of an integer multiple of π / 4 of the Rabi oscillation of the second quantum dot ( NV2 ).

Selektives Ansteuerverfahren zur synchronen Ansteuerung eines zweiten einzelnen Quantenbits eines Quantenregisters und eines ersten einzelnen Quantenbits dieses Quantenregisters ohne wesentliche Beeinträchtigung der anderen Quantenbits des betreffenden Quantenregisters Das nun beschriebene Verfahren entspricht dem unmittelbar zuvor beschriebenen Verfahren mit dem Unterschied, dass das erste Quantenbit (QUB1) und das zweite Quantenbit (QUB2) die Rolle tauschen.Selective control method for the synchronous control of a second individual quantum bit of a quantum register and a first individual quantum bit of this quantum register without significant impairment of the other quantum bits of the quantum register in question. QUB1 ) and the second quantum bit ( QUB2 ) switch roles.

Es handelt sich somit um ein Verfahren zur unterschiedlichen Ansteuerung eines ersten Quantenbits (QUB1) und eines zweiten Quantenbits (QUB2) eines Quantenregisters (QUREG), wie es zuvor beschrieben wurde. Das Verfahren umfasst den Schritt des Bestromens der ersten horizontalen Leitung (LH1) mit einer zweiten horizontalen Stromkomponente des ersten horizontalen Stromes (IH1), der mit einer zweiten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH2 ) mit einer zweiten horizontalen Modulation moduliert ist. Und des zusätzlichen Bestromens der zweiten vertikalen Leitung (LV2) mit einer zweiten vertikalen Stromkomponente des zweiten vertikalen Stromes (IV2), der mit einer zweiten vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) mit einer zweiten vertikalen Modulation moduliert ist.It is therefore a process for the different control of a first quantum bit ( QUB1 ) and a second quantum bit ( QUB2 ) a quantum register ( QUREG ) as previously described. The method includes the step of energizing the first horizontal line ( LH1 ) with a second horizontal flow component of the first horizontal flow ( IH1 ), which has a second horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH2 ) is modulated with a second horizontal modulation. And the additional energization of the second vertical line ( LV2 ) with a second vertical current component of the second vertical current ( IV2 ), which has a second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV2 ) is modulated with a second vertical modulation.

Wie zuvor ist bevorzugt die zweite horizontale Modulation um +/- 90° der Periode der zweiten vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) und/oder der zweiten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH2 ) gegenüber der zweiten vertikalen Modulation phasenverschoben.As before, the second horizontal modulation by +/- 90 ° of the period of the second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV2 ) and / or the second horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH2 ) out of phase with the second vertical modulation.

Bevorzugt ist die zweite vertikale Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) gleich der zweiten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH2 ). Wie zuvor sind bevorzugt die zweite vertikale Stromkomponente mit einem zweiten vertikalen Strompuls mit einer zweiten Pulsdauer gepulst und die erste horizontale Stromkomponente mit einem zweiten horizontalen Strompuls mit der zweiten Pulsdauer gepulst.The second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV2 ) equal to the second horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH2 ). As before, the second vertical current component is preferably pulsed with a second vertical current pulse with a second pulse duration and the first horizontal current component is pulsed with a second horizontal current pulse with the second pulse duration.

Bevorzugt ist wieder der zweite vertikale Strompuls gegenüber dem zweiten horizontalen Strompuls um +/- π/2 der Periode der zweiten vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) phasenverschoben. Bevorzugt besitzt die zweite zeitliche Pulsdauer eine zweite Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamar-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) der Rabi-Oszillation des zweiten Quantenpunkts (NV2) und/oder eine zweite Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Rabi-Oszillation des zweiten Quantenpunkts (NV2).Again, the second vertical current pulse is preferred compared to the second horizontal current pulse by +/- π / 2 of the period of the second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV2 ) out of phase. The second temporal pulse duration preferably has a second pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamar gate) or 3π / 4 or π (emergency gate) of the Rabi oscillation of the second quantum dot ( NV2 ) and / or a second pulse duration corresponding to a phase difference of an integer multiple of π / 4 of the Rabi oscillation of the second quantum dot ( NV2 ).

Austauschoperation zwischen einem ersten Quantenpunkt eines ersten Quantenbits eines Quantenregisters und einem zweiten Quantenpunkt eines zweiten Quantenbits eines Quantenregisters.Exchange operation between a first quantum dot of a first quantum bit of a quantum register and a second quantum dot of a second quantum bit of a quantum register.

Nicht selektives NV1 NV2 Quantenbit-KopplungsverfahrenNon-selective NV1 NV2 quantum bit coupling method

Im Folgenden dieses Abschnitts wird ein Verfahren zur Ansteuerung des Paares aus einem ersten Quantenbit (QUB1) und einem zweiten Quantenbit (QUB2) eines Quantenregisters (QUREG) dieses Quantenregisters (QUREG), wie es zuvor beschrieben wurde, dargestellt. Das vorgeschlagene Verfahren umfasst bevorzugt ein zumindest zeitweises Bestromen der ersten horizontalen Leitung (LH1) des Quantenregisters (QUREG) mit einer ersten horizontalen Stromkomponente des ersten horizontalen Stromes (IH1), die mit einer ersten horizontalen Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWHEE1 ) mit einer ersten horizontalen Modulation moduliert ist. Hier wird zur Vereinfachung der Beschreibung wieder beispielhaft angenommen, dass die beispielhaften n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) mit ihren n Quantenpunkten (NV1 bis NVn) wieder längs der ersten horizontalen Leitung (LH1) angeordnet sind und dass jedes der n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) über eine der n vertikalen Leitungen (LV1 bis LVn) verfügt. Diese beispielhafte Anordnung dient hier nur der Verdeutlichung. Andere Anordnungen und Verschaltungen der horizontalen Leitungen und vertikalen Leitungen sind ausdrücklich möglich und von der Beanspruchung ausdrücklich umfasst. Des Weiteren umfasst das Verfahren bevorzugt das zumindest zeitweise Bestromen der ersten vertikalen Leitung (LV1) des Quantenregisters (QUREG) mit einer ersten vertikalen Stromstromkomponente des ersten vertikalen Stromes (IV1), die mit einer ersten vertikalen Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWVEE1 ) mit einer ersten vertikalen Modulation moduliert ist, und das zumindest zeitweise Bestromen der zweiten horizontalen Leitung (LH2) des Quantenregisters (QUREG) mit einer zweiten horizontalen Stromkomponente des zweiten horizontalen Stromes (IH2), die mit der ersten horizontalen Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWHEE1 ) mit der zweiten horizontalen Modulation moduliert ist. Außerdem umfasst das beispielhafte Verfahren das zumindest zeitweise Bestromen der zweiten vertikalen Leitung (LV2) des Quantenregisters (QUREG) mit einer zweiten vertikalen Stromstromkomponente des zweiten vertikalen Stromes (IV2), die mit der ersten vertikalen Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWVEE1 ) mit der zweiten vertikalen Modulation moduliert ist. Bevorzugt ist, wie bereits erwähnt, beispielsweise die zweite horizontale Leitung (LH2) gleich der ersten horizontalen Leitung (LH1). Der zweite horizontale Strom (IH2) ist dann natürlich gleich dem ersten horizontalen Strom (IH1). Der zweite horizontale Strom (IH2) ist dann konsequenter Weise mit der Einspeisung des ersten horizontalen Stromes (IH1) bereits eingespeist.In the following of this section, a method for controlling the pair from a first quantum bit ( QUB1 ) and a second quantum bit ( QUB2 ) a quantum register ( QUREG ) of this quantum register ( QUREG ) as previously described. The proposed method preferably includes an at least temporarily energizing the first horizontal line ( LH1 ) of the quantum register ( QUREG ) with a first horizontal flow component of the first horizontal flow ( IH1 ), which have a first horizontal electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWHEE1 ) is modulated with a first horizontal modulation. To simplify the description, it is again assumed here by way of example that the exemplary n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) with their n quantum dots ( NV1 to NVn) again along the first horizontal line ( LH1 ) are arranged and that each of the n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) via one of the n vertical lines ( LV1 to LVn ) has. This exemplary arrangement is only used here for clarification. Other arrangements and interconnections of the horizontal lines and vertical lines are expressly possible and expressly included in the claim. Furthermore, the method preferably includes the at least temporarily energizing the first vertical line ( LV1 ) of the quantum register ( QUREG ) with a first vertical current component of the first vertical current ( IV1 ), which have a first vertical electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWVEE1 ) is modulated with a first vertical modulation, and the at least temporarily energizing the second horizontal line ( LH2 ) of the quantum register ( QUREG ) with a second horizontal flow component of the second horizontal flow ( IH2 ) with the first horizontal electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWHEE1 ) is modulated with the second horizontal modulation. In addition, the exemplary method includes the at least temporarily energizing the second vertical line ( LV2 ) of the quantum register ( QUREG ) with a second vertical current component of the second vertical current ( IV2 ) with the first vertical electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWVEE1 ) is modulated with the second vertical modulation. As already mentioned, the second horizontal line ( LH2 ) equal to the first horizontal line ( LH1 ). The second horizontal stream ( IH2 ) is then of course equal to the first horizontal stream ( IH1 ). The second horizontal stream ( IH2 ) is then consistent with the infeed of the first horizontal stream ( IH1 ) already fed in.

In dem hier vorgestellten Beispiel wird beispielhaft angenommen, dass die n-2 anderen horizontalen Leitungen (LH3 bis LHn) des Quantenregisters (QUREG) mit n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) sequenziell miteinander verbunden sind, um eine gemeinsame erste horizontale Leitung (LH1) zu bilden und zu nutzen. Wie zuvor werden hier nur das erste Quantenbit (QUB1) und das zweite Quantenbit (QUB2) stellvertretend für andere Quantenbitpaarungen betrachtet. Die Beanspruchung umfasst ausdrücklich auch andere funktionstüchtige Paarungen. Ist der Abstand zweier verschiedener Quantenbits (QUBj, QUBi mit i≠j) zu groß, ist eine Kopplung dieser zwei verschiedenen Quantenbits (QUBj, QUBi mit i≠j) nicht möglich.In the example presented here, it is assumed as an example that the n-2 other horizontal lines ( LH3 to LHn ) of the quantum register ( QUREG ) with n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) are connected sequentially to form a common first horizontal line ( LH1 ) to form and use. As before, only the first quantum bit ( QUB1 ) and the second quantum bit ( QUB2 ) considered to be representative of other quantum bit pairs. The use expressly also includes other functional pairings. Is the distance between two different quantum bits ( QUBj , QUBi with i ≠ j) too large, a coupling of these two different quantum bits ( QUBj , QUBi with i ≠ j) not possible.

Natürlich kann eine Aufreihung der Quantenbits auch alternativ und/oder teilweise gleichzeitig längs der vertikalen Leitungen erfolgen. In einem solchen Fall wäre dann die zweite vertikale Leitung (LV2) gleich der ersten vertikalen Leitung (LV2). Der zweite vertikale Strom (IV2) wäre dann gleich dem ersten vertikalen Strom (IV1) und der zweite vertikale Strom (IV2) wäre dann mit der Einspeisung des ersten vertikalen Stromes (IV1) bereits eingespeist.Of course, the quantum bits can also alternatively and / or partially simultaneously take place along the vertical lines. In such a case the second vertical line would be ( LV2 ) equal to the first vertical line ( LV2 ). The second vertical stream ( IV2 ) would then be equal to the first vertical stream ( IV1 ) and the second vertical stream ( IV2 ) would then be with the infeed of the first vertical stream ( IV1 ) already fed in.

Besonders bevorzugt sind die erste horizontale Modulation um +/- π/2 der Periode der ersten horizontalen Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWHEE1 ) gegenüber der ersten vertikalen Modulation phasenverschoben und/oder die zweite horizontale Modulation um +/- π/2 der Periode der zweiten horizontalen Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWHEE2 ) gegenüber der zweiten vertikalen Modulation phasenverschoben.The first horizontal modulation by +/- π / 2 of the period of the first horizontal electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWHEE1 ) phase-shifted with respect to the first vertical modulation and / or the second horizontal modulation by +/- π / 2 of the period of the second horizontal electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWHEE2 ) out of phase with the second vertical modulation.

Bevorzugt erfolgt zumindest zeitweise ein zusätzliches Bestromen der ersten horizontalen Leitung (LH1) mit einer ersten horizontalen Gleichstromkomponente (IHG1) des ersten horizontalen Stromes (IH1), wobei die erste horizontale Gleichstromkomponente (IHG1) einen ersten horizontalen Stromwert besitzt. Die erste horizontale Gleichstromkomponente (IHG1) kann dabei einen ersten horizontalen Stromwert von 0A aufweisen. Ein solcher Gleichstromoffset kann zur Änderung der zweiten horizontalen Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWHEE2 ) und der ersten Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH1 ) und zur Verstimmung dieser Resonanzfrequenzen gegenüber den anderen Resonanzfrequenzen der vorgeschlagenen Vorrichtung genutzt werden. Diese zusätzlichen Gleichstromkomponenten in den horizontalen und vertikalen Leitungen stellen somit das entscheidende Mittel zur Adressierung der einzelnen Quantenbits und/oder Quantenteilregister innerhalb eines größeren Quantenregisters und zur Unterdrückung einer Beeinflussung der anderen Quantenbits und/oder Quantenteilregister des größeren Quantenregisters dar. Unter einem Quantenteilregister wird hier eine Teilmenge der Quantenbits eines größeren Quantenregisters verstanden, die untereinander zumindest wieder ein Quantenregister bilden. So verfügt ein Quantenregister mit drei Quantenbits, wenn alle diese drei Quantenbits miteinander gekoppelt werden können über zumindest drei Quantenteilregister.Preferably, the first horizontal line is additionally energized at least temporarily ( LH1 ) with a first horizontal direct current component ( IHG1 ) of the first horizontal stream ( IH1 ), where the first horizontal DC component ( IHG1 ) has a first horizontal current value. The first horizontal DC component ( IHG1 ) can have a first horizontal current value of 0A. Such a DC offset can be used to change the second horizontal electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWHEE2 ) and the first electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH1 ) and used to detune these resonance frequencies with respect to the other resonance frequencies of the proposed device. These additional direct current components in the horizontal and vertical lines thus represent the decisive means for addressing the individual quantum bits and / or partial quantum registers within a larger quantum register and for suppressing any influence on the other quantum bits and / or partial quantum registers of the larger quantum register Understood a subset of the quantum bits of a larger quantum register, which together form at least one quantum register. For example, a quantum register with three quantum bits has at least three partial quantum registers if all of these three quantum bits can be coupled to one another.

Das vorgeschlagene Verfahren umfasst des Weiteren bevorzugt das zumindest zeitweise zusätzliche Bestromen der ersten vertikalen Leitung (LV1) mit einer ersten vertikalen Gleichstromkomponente (IVG1) des ersten vertikalen Stromes (IV1). Die erste vertikale Gleichstromkomponente (IVG1) besitzt in Analogie zum vorherbeschriebenen einen ersten vertikalen Stromwert. Die erste vertikale Gleichstromkomponente (IVG1) kann dabei einen ersten vertikalen Stromwert von 0A aufweisen. The proposed method furthermore preferably includes the at least temporarily additional energizing of the first vertical line ( LV1 ) with a first vertical direct current component ( IVG1 ) of the first vertical stream ( IV1 ). The first vertical DC component ( IVG1 ) has a first vertical current value in analogy to the previously described one. The first vertical DC component ( IVG1 ) can have a first vertical current value of 0A.

Das vorgeschlagene Verfahren umfasst des Weiteren bevorzugt das zumindest zeitweise zusätzliche Bestromen der zweiten horizontalen Leitung (LH2) mit einer zweiten horizontalen Gleichstromkomponente (IHG2) des zweiten horizontalen Stromes (IH2), wobei die zweite horizontale Gleichstromkomponente (IHG2) einen zweiten horizontalen Stromwert besitzt und wobei die zweite horizontale Gleichstromkomponente (IHG2) einen zweiten horizontalen Stromwert von 0A aufweisen kann.The proposed method further preferably includes at least temporarily additional energization of the second horizontal line ( LH2 ) with a second horizontal direct current component ( IHG2 ) of the second horizontal stream ( IH2 ), where the second horizontal DC component ( IHG2 ) has a second horizontal current value and where the second horizontal direct current component ( IHG2 ) can have a second horizontal current value of 0A.

Das vorgeschlagene Verfahren umfasst des Weiteren bevorzugt das zumindest zeitweise zusätzliche Bestromen der zweiten vertikalen Leitung (LV2) mit einer zweiten vertikalen Gleichstromkomponente (IVG2) des zweiten vertikalen Stromes (IV2), wobei die zweite vertikale Gleichstromkomponente (IVG2) einen zweiten vertikalen Stromwert besitzt und wobei die zweite vertikale Gleichstromkomponente (IVG2) einen ersten vertikalen Stromwert von 0A aufweisen kann.The proposed method furthermore preferably includes the at least temporarily additional energization of the second vertical line ( LV2 ) with a second vertical direct current component ( IVG2 ) of the second vertical stream ( IV2 ), where the second vertical DC component ( IVG2 ) has a second vertical current value and where the second vertical direct current component ( IVG2 ) can have a first vertical current value of 0A.

Bevorzugt sind dabei der erste horizontale Stromwert gleich dem zweiten horizontalen Stromwert und/oder der erste vertikale Stromwert gleich dem zweiten vertikalen Stromwert.The first horizontal current value is preferably equal to the second horizontal current value and / or the first vertical current value is preferably equal to the second vertical current value.

Bevorzugt ist die erste vertikale Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV1 ) gleich der ersten horizontalen Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWHEE1 ).The first vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV1 ) equal to the first horizontal electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWHEE1 ).

Bevorzugt sind die erste vertikale Stromkomponente mit einem ersten vertikalen Strompuls mit einer ersten Pulsdauer gepulst ist und/oder die erste horizontale Stromkomponente mit einem ersten horizontalen Strompuls mit der ersten Pulsdauer gepulst.The first vertical current component is preferably pulsed with a first vertical current pulse with a first pulse duration and / or the first horizontal current component is pulsed with a first horizontal current pulse with the first pulse duration.

Typischerweise sind die zweite vertikale Stromkomponente mit einem zweiten vertikalen Strompuls mit einer zweiten Pulsdauer gepulst und/oder die zweite horizontale Stromkomponente mit einem zweiten horizontalen Strompuls mit der zweiten Pulsdauer gepulst.Typically, the second vertical current component is pulsed with a second vertical current pulse with a second pulse duration and / or the second horizontal current component is pulsed with a second horizontal current pulse with the second pulse duration.

Typischerweise sind in analoger Weise die erste vertikale Stromkomponente mit einem ersten vertikalen Strompuls mit einer ersten Pulsdauer gepulst und die erste horizontale Stromkomponente mit einem ersten horizontalen Strompuls mit der ersten Pulsdauer gepulst.Typically, in an analogous manner, the first vertical current component is pulsed with a first vertical current pulse with a first pulse duration and the first horizontal current component is pulsed with a first horizontal current pulse with the first pulse duration.

Bevorzugt sind die zweite vertikale Stromkomponente mit einem zweiten vertikalen Strompuls mit einer zweiten Pulsdauer gepulst und/oder die zweite horizontale Stromkomponente mit einem zweiten horizontalen Strompuls mit der zweiten Pulsdauer gepulst.The second vertical current component is preferably pulsed with a second vertical current pulse with a second pulse duration and / or the second horizontal current component is pulsed with a second horizontal current pulse with the second pulse duration.

Bevorzugt sind der erste vertikale Strompuls gegenüber dem ersten horizontalen Strompuls um +/π/2 der Periode der ersten Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWHEE1 ) phasenverschoben und/oder der zweite vertikale Strompuls gegenüber dem zweiten horizontalen Strompuls um +/- π/2 der Periode der zweiten Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWHEE2 ) phasenverschoben.The first vertical current pulse is preferred compared to the first horizontal current pulse by + / π / 2 the period of the first electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWHEE1 ) phase shifted and / or the second vertical current pulse compared to the second horizontal current pulse by +/- π / 2 of the period of the second electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWHEE2 ) out of phase.

Bevorzugt besitzt die erste zeitliche Pulsdauer eine erste Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) der Rabi-Oszillation des Quantenpunktpaares aus dem ersten Quantenpunkt (NV1) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) und/oder eine erste Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Rabi-Oszillation des Quantenpunktpaares aus dem ersten Quantenpunkt (NV1) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2).The first temporal pulse duration preferably has a first pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (emergency gate) of the Rabi oscillation of the quantum dot pair from the first quantum dot ( NV1 ) and the second quantum dot ( NV2 ) and / or a first pulse duration corresponding to a phase difference of an integer multiple of π / 4 of the Rabi oscillation of the quantum dot pair from the first quantum dot ( NV1 ) and the second quantum dot ( NV2 ).

Bevorzugt besitzt die zweite zeitliche Pulsdauer eine zweite Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (not-Gate)der Rabi-Oszillation des Quantenpunktpaares aus dem ersten Quantenpunkt (NV1) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) und/oder die zweite zeitliche Pulsdauer eine zweite Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Rabi-Oszillation des Quantenpunktpaares aus dem ersten Quantenpunkt (NV1) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2).The second temporal pulse duration preferably has a second pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) of the Rabi oscillation of the quantum dot pair from the first quantum dot ( NV1 ) and the second quantum dot ( NV2 ) and / or the second temporal pulse duration is a second pulse duration corresponding to a phase difference of an integer multiple of π / 4 of the Rabi oscillation of the quantum dot pair from the first quantum dot ( NV1 ) and the second quantum dot ( NV2 ).

Bevorzugt ist die erste zeitliche Pulsdauer gleich der zweiten zeitlichen Pulsdauer.The first temporal pulse duration is preferably equal to the second temporal pulse duration.

Selektives Quantenbit-Kopplungsverfahren für einen ersten Quantenpunkt und einen zweiten QuantenpunktSelective quantum bit coupling method for a first quantum dot and a second quantum dot

Es wird nun eine Modifikation des Verfahrens zur Ansteuerung des Paares aus einem ersten Quantenbit (QUB1) und einem zweiten Quantenbit (QUB2) eines Quantenregisters (QUREG) beschrieben. Dabei ist die Ansteuerung selektiv gegenüber weiteren Quantenbits (QUBj) dieses Quantenregisters (QUREG). Das Verfahren umfasst die zusätzlichen Schritte des zumindest zeitweise zusätzlichen Bestromens der ersten horizontalen Leitung (LH1) mit einer ersten horizontalen Gleichstromkomponente (IHG1) des ersten horizontalen Stromes (IH1), wobei die erste horizontale Gleichstromkomponente (IHG1) einen ersten horizontalen Stromwert besitzt und wobei die erste horizontale Gleichstromkomponente (IHG1) einen ersten horizontalen Stromwert von 0A aufweisen kann, und des zumindest zeitweisen zusätzlichen Bestromens der ersten vertikalen Leitung (LV1) mit einer ersten vertikalen Gleichstromkomponente (IVG1) des ersten vertikalen Stromes (IV1), wobei die erste vertikale Gleichstromkomponente (IVG1) einen ersten vertikalen Stromwert besitzt und wobei die erste vertikale Gleichstromkomponente (IVG1) einen ersten vertikalen Stromwert von 0A aufweisen kann. Des Weiteren umfasst die vorgeschlagene Verfahrensmodifikation das zumindest zeitweise zusätzliche Bestromen der zweiten horizontalen Leitung (LH2) mit einer zweiten horizontalen Gleichstromkomponente (IHG2) des zweiten horizontalen Stromes (IH2), wobei die zweite horizontale Gleichstromkomponente (IHG2) einen zweiten horizontalen Stromwert besitzt und wobei die zweite horizontale Gleichstromkomponente (IHG2) einen zweiten horizontalen Stromwert von 0A aufweisen kann. Außerdem umfasst die Verfahrenserweiterung bevorzugt das zumindest zeitweise zusätzliche Bestromen der zweiten vertikalen Leitung (LV2) mit einer zweiten vertikalen Gleichstromkomponente (IVG2) des zweiten vertikalen Stromes (IV2), wobei die zweite vertikale Gleichstromkomponente (IVG2) einen zweiten vertikalen Stromwert besitzt und wobei die zweite vertikale Gleichstromkomponente (IVG2) einen ersten vertikalen Stromwert von 0A aufweisen kann. Ebenso umfasst die vorgeschlagene Verfahrenserweiterung ein zumindest zeitweises zusätzliches Bestromen der j-ten horizontalen Leitung (LHj) eines ggf. vorhandenen weiteren j-ten Quantenbits (QUBj) des Quantenregisters (QUREG) mit einer j-ten horizontalen Gleichstromkomponente (IHGj), wobei die j-te horizontale Gleichstromkomponente (IHGj) einen j-ten horizontalen Stromwert besitzt. Schließlich umfasst die vorgeschlagene Verfahrensvariante bevorzugt ein zumindest zeitweises zusätzliches Bestromen der j-ten vertikalen Leitung (LVj) eines ggf. vorhandenen weiteren j-ten Quantenbits (QUBj) des Quantenregisters (QUREG) mit einer j-ten vertikalen Gleichstromkomponente (IVGj), wobei die j-te vertikale Gleichstromkomponente (IHGj) einen j-ten vertikalen Stromwert besitzt.A modification of the method for controlling the pair from a first quantum bit ( QUB1 ) and a second quantum bit ( QUB2 ) a quantum register ( QUREG ) described. The control is selective with respect to further quantum bits ( QUBj ) of this quantum register ( QUREG ). The method includes the additional steps of at least temporarily additional powering of the first horizontal line ( LH1 ) with a first horizontal direct current component ( IHG1 ) of the first horizontal stream ( IH1 ), where the first horizontal DC component ( IHG1 ) has a first horizontal current value and where the first horizontal direct current component ( IHG1 ) can have a first horizontal current value of 0A, and the at least temporary additional current supply to the first vertical line ( LV1 ) with a first vertical direct current component ( IVG1 ) of the first vertical stream ( IV1 ), where the first vertical DC component ( IVG1 ) a first vertical current value and where the first vertical direct current component ( IVG1 ) can have a first vertical current value of 0A. Furthermore, the proposed method modification includes the at least temporarily additional power supply to the second horizontal line ( LH2 ) with a second horizontal direct current component ( IHG2 ) of the second horizontal stream ( IH2 ), where the second horizontal DC component ( IHG2 ) has a second horizontal current value and where the second horizontal direct current component ( IHG2 ) can have a second horizontal current value of 0A. In addition, the process extension preferably includes the at least temporarily additional power supply to the second vertical line ( LV2 ) with a second vertical direct current component ( IVG2 ) of the second vertical stream ( IV2 ), where the second vertical DC component ( IVG2 ) has a second vertical current value and where the second vertical direct current component ( IVG2 ) can have a first vertical current value of 0A. The proposed extension of the method also includes an additional current supply to the j-th horizontal line ( LHj ) of a possibly existing further j-th quantum bit ( QUBj ) of the quantum register ( QUREG ) having a j-th horizontal direct current component (IHGj), the j-th horizontal direct current component (IHGj) having a j-th horizontal current value. Finally, the proposed variant of the method preferably includes an at least temporary additional energization of the j-th vertical line ( LVj ) of a possibly existing further j-th quantum bit ( QUBj ) of the quantum register ( QUREG ) having a j-th vertical direct current component (IVGj), the j-th vertical direct current component (IHGj) having a j-th vertical current value.

Bevorzugt sind dabei der erste vertikale Stromwert von dem j-ten vertikalen Stromwert verschieden und/oder der zweite vertikale Stromwert von dem j-ten vertikalen Stromwert verschieden und/oder der erste horizontale Stromwert von dem j-ten horizontalen Stromwert verschieden und/oder der zweite horizontale Stromwert von dem j-ten horizontalen Stromwert verschieden. Hierdurch werden die Resonanzfrequenzen gegeneinander verstimmt, was eine gezielte Adressierung eines Quantenpunkts und/oder eines Quantenteilregisters des Quantenregisters ermöglicht.The first vertical current value is preferably different from the j-th vertical current value and / or the second vertical current value is different from the j-th vertical current value and / or the first horizontal current value is different from the j-th horizontal current value and / or the second horizontal current value different from the j-th horizontal current value. As a result, the resonance frequencies are detuned from one another, which enables a specific addressing of a quantum dot and / or a partial quantum register of the quantum register.

Verfahren zur allgemeinen Verschränkung zweier QuantenpunkteProcedure for the general entanglement of two quantum dots

Hier wird nun ein Verfahren zur Verschränkung der Quanteninformation eines ersten Quantenpunkts (NV1), insbesondere des Spins seiner ersten Elektronenkonfiguration, eines ersten Quantenbits (QUB1) eines Quantenregisters (QUREG) eines Inhomogenen Quantenregisters (IQUREG) mit der Quanteninformation eines zweiten Quantenpunkts (NV2), insbesondere des zweiten Spins der zweiten Elektronenkonfiguration des zweiten Quantenpunkts (NV2), eines zweiten Quantenbits (QUB2) dieses Quantenregisters (QUREG) bzw. dieses inhomogenen Quantenregisters (IQUREG), im Folgenden als Elektron-Elektron-ENTENGLEMENT-Operation bezeichnet, beschrieben.A method for entangling the quantum information of a first quantum dot ( NV1 ), in particular the spin of its first electron configuration, a first quantum bit ( QUB1 ) a quantum register ( QUREG ) of an inhomogeneous quantum register (IQUREG) with the quantum information of a second quantum dot ( NV2 ), in particular the second spin of the second electron configuration of the second quantum dot ( NV2 ), a second quantum bit ( QUB2 ) of this quantum register ( QUREG ) or this inhomogeneous quantum register (IQUREG), hereinafter referred to as electron-electron-ENTENGLEMENT operation.

In diesem Beispiel werden willkürlich der erste Quantenpunkt (NV1) eines ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) und der zweite Quantenpunkt (NV1) eines zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) zur Verdeutlichung gewählt. Die Beanspruchung bezieht sich aber auf alle koppelbaren Paare oder n-Tupeln aus zwei oder mehreren Quantenpunkten von zwei oder mehreren Quantenbits des Quantenregisters.In this example, the first quantum dot ( NV1 ) of a first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) and the second quantum dot ( NV1 ) of a second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) chosen for clarity. However, the claim relates to all couplable pairs or n-tuples consisting of two or more quantum dots of two or more quantum bits of the quantum register.

Das Verfahren zur Verschränkung der Quanteninformation eines ersten Quantenpunkts (NV1) mit der der Quanteninformation eines zweiten Quantenpunkts (NV2) umfasst typischerweise ein Verfahren zum Zurücksetzen des Elektron-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) bzw. des inhomogenen Quantenregisters (IQUREG), um das erste Quantenbit und das zweite Quantenbit in einen definierten Zustand zu bringen. Nach dieser Initialisierung wird typischer Weise ein Hadamard-Gate als Schritt für das Quantenteilregister aus dem ersten Quantenbit und dem zweiten Quantenbit ausgeführt. Anschließend wird bevorzugt ein CNOT-Gate für dieses Quantenteilregister ausgeführt. Stattdessen kann theoretisch auch ein anderes Verfahren zur Verschränkung der Quanteninformation des ersten Quantenpunkts (NV1), insbesondere des ersten Spins der ersten Elektronenkonfiguration des ersten Quantenpunkts (NV1), des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) bzw. des inhomogenen Quantenregisters (IQUREG) mit der Quanteninformation eines zweiten Quantenpunkts (NV2), insbesondere des zweiten Spins der zweiten Elektronenkonfiguration dieses zweiten Quantenpunkts (NV2), eines zweiten Quantenbits (QUB2) dieses Elektron-Elektron-Quantenregisters (QUREG) bzw. dieses inhomogenen Quantenregisters (IQUREG) durchgeführt werden. Beispielsweise ist es denkbar, hierzu andere Quantenpunkte, beispielsweise in einem Quantenbus (QUBUS) zu nutzen.The procedure for entangling the quantum information of a first quantum dot ( NV1 ) with that of the quantum information of a second quantum dot ( NV2 ) typically includes a procedure for resetting the electron-electron quantum register ( CEQUREG ) or the inhomogeneous quantum register (IQUREG) to bring the first quantum bit and the second quantum bit into a defined state. After this initialization, a Hadamard gate is typically executed as a step for the partial quantum register from the first quantum bit and the second quantum bit. A CNOT gate is then preferably implemented for this partial quantum register. Instead, another method for entangling the quantum information of the first quantum dot ( NV1 ), especially of the first spin of the first electron configuration of the first quantum dot ( NV1 ), the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) or the inhomogeneous quantum register ( IQUREG ) with the quantum information of a second quantum dot ( NV2 ), in particular of the second spin of the second electron configuration of this second quantum dot ( NV2 ), a second quantum bit ( QUB2 ) of this electron-electron quantum register ( QUREG ) or this inhomogeneous quantum register (IQUREG). For example, it is conceivable to use other quantum dots, for example in a quantum bus ( QUBUS ) to use.

Elektron-Kern-Austausch-OperationElectron-nucleus exchange operation

Kern-Elektron-CNOT-OperationNuclear electron CNOT surgery

Im Folgenden Abschnitt beschreiben wir eine Kern-Elektron-CNOT-Operation zur Änderung der der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons bzw. dessen Elektronenkonfiguration, eines Quantenbits (QUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG), im Folgenden Kern- Elektron-CNOT-Operation genannt. Wie bei den zuvor beschriebenen selektiven Ansteuerverfahren zur Ansteuerung eines einzelnen Quantenbits eines Quantenregisters ohne wesentliche Beeinträchtigung der anderen Quantenbits des betreffenden Quantenregisters werden wieder die horizontale und die vertikale Leitung zur Ansteuerung genutzt. Die Kern-Elektron-CNOT-Operation umfasst daher den Schritt des Einspeisens einer horizontalen Stromkomponente des horizontalen Stromes (IH) in die horizontale Leitung (LH) des Quantenbits (QUB), wobei die horizontale Stromkomponente eine horizontale Modulation mit der Kern-Elektron-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) aufweist, und das Einspeisen einer vertikalen Stromkomponente des vertikalen Stromes (IV) in die vertikale Leitung (LV) des Quantenbits (QUB), wobei die vertikale Stromkomponente eine vertikale Modulation mit der Kern-Elektron-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) aufweist.In the following section we describe a nucleus-electron-CNOT operation to change the quantum information of a quantum dot ( NV ), in particular its electron or its electron configuration, a quantum bit ( QUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) depending on the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), hereinafter referred to as the nucleus-electron-CNOT operation. As with the previously described selective control method for controlling a single quantum bit of a quantum register without significant impairment of the other quantum bits of the quantum register in question, the horizontal and vertical lines are used again for the control. The nucleus electron CNOT operation therefore includes the step of feeding in a horizontal current component of the horizontal current ( IH ) into the horizontal line ( LH ) of the quantum bit ( QUB ), where the horizontal current component is a horizontal modulation with the nuclear-electron-microwave resonance frequency ( f _MWCE ), and the feeding in of a vertical current component of the vertical current ( IV ) into the vertical line ( LV ) of the quantum bit ( QUB ), where the vertical current component is a vertical modulation with the nuclear-electron-microwave resonance frequency ( f _MWCE ) having.

Bevorzugt ist wieder zur Erzeugung eines bevorzugten links- oder rechts polarisierten elektromagnetischen Feldes die vertikale Modulation gegenüber der horizontalen Modulation um +/π/2 der Periode der Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) verschoben.In order to generate a preferred left- or right-polarized electromagnetic field, vertical modulation compared to horizontal modulation by +/- π / 2 of the period of the nuclear electron microwave resonance frequency is preferred ( f _MWCE ) postponed.

Bevorzugt sind die erste vertikale Stromkomponente mit einem ersten vertikalen Strompuls mit einer ersten Pulsdauer gepulst und/oder die erste horizontale Stromkomponente mit einem ersten horizontalen Strompuls mit der ersten Pulsdauer gepulst.The first vertical current component is preferably pulsed with a first vertical current pulse with a first pulse duration and / or the first horizontal current component is pulsed with a first horizontal current pulse with the first pulse duration.

Bevorzugt ist wieder zur Erzeugung eines bevorzugten links- oder rechts polarisierten elektromagnetischen Feldes der erste vertikale Strompuls gegenüber dem horizontalen Strompuls um +/- π/2 der Periode der Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) phasenverschoben.In order to generate a preferred left- or right-polarized electromagnetic field, the first vertical current pulse compared to the horizontal current pulse by +/- π / 2 of the period of the microwave resonance frequency ( f _MWCE ) out of phase.

Bevorzugt besitzt die erste zeitliche Pulsdauer eine erste Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) π oder 3π/4 oder π (Not-Gate) der Rabi-Oszillation des Quantenpaares aus dem Quantenpunkt (NV1) Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und dem Kernquantenpunkt (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und/oder eine erste Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Rabi-Oszillation des Quantenpaares aus dem Quantenpunkt (NV1) Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und dem Kernquantenpunkt (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG).The first temporal pulse duration preferably has a first pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) π or 3π / 4 or π (emergency gate) of the Rabi oscillation of the quantum pair from the quantum dot ( NV1 ) Nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) and the nuclear quantum dot ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) and / or a first pulse duration corresponding to a phase difference of an integer multiple of π / 4 of the Rabi oscillation of the quantum pair from the quantum dot ( NV1 ) Nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) and the nuclear quantum dot ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ).

Elektron-Kern-CNOT-OperationElectron-nucleus CNOT operation

Im Folgenden wird eine Elektron-Kern-CNOT-Operation zur Änderung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons bzw. dessen Elektronenkonfiguration, eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG), im Folgenden Elektron-Kern-CNOT-Operation genannt, beschrieben. Die Elektron-Kern-CNOT-Operation umfasst den Schritt des Einspeisens einer horizontalen Stromkomponente des horizontalen Stromes (IH) in die horizontale Leitung (LH) des Quantenbits (QUB), wobei die horizontale Stromkomponente eine horizontale Modulation mit der Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWEC ) aufweist, und des Einspeisens einer Stromkomponente des vertikalen Stromes (IV) in die vertikale Leitung (LV) des Quantenbits (QUB), wobei die vertikale Stromkomponente eine vertikale Modulation mit der Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWEC ) aufweist.In the following, an electron-nucleus CNOT operation to change the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) depending on the quantum information of a quantum dot ( NV ), in particular its electron or its electron configuration, a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), hereinafter referred to as the electron-nucleus CNOT operation. The electron-nucleus CNOT operation includes the step of injecting a horizontal current component of the horizontal current ( IH ) into the horizontal line ( LH ) of the quantum bit ( QUB ), where the horizontal current component is a horizontal modulation with the electron-nucleus radio wave resonance frequency ( F _RWEC ), and feeding in a current component of the vertical current ( IV ) into the vertical line ( LV ) of the quantum bit ( QUB ), where the vertical current component is a vertical modulation with the electron-nucleus radio wave resonance frequency ( F _RWEC ) having.

Zur Erzeugung eines links oder rechts zirkular polarisierten elektromagnetischen Feldes ist die vertikale Modulation gegenüber der horizontalen Modulation um +/- π/2 bezogen auf die Periodendauer der Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWEC ) verschoben.To generate a left or right circularly polarized electromagnetic field, the vertical modulation compared to the horizontal modulation is +/- π / 2 based on the period of the electron-nucleus radio wave resonance frequency ( F _RWEC ) postponed.

Bevorzugt sind die vertikale Stromkomponente mit einem vertikalen Strompuls mit einer Pulsdauer gepulst und die horizontale Stromkomponente mit einem horizontalen Strompuls mit der Pulsdauer gepulst.The vertical current component is preferably pulsed with a vertical current pulse with a pulse duration and the horizontal current component is pulsed with a horizontal current pulse with the pulse duration.

Zur Erzeugung eines links oder rechts zirkular polarisierten elektromagnetischen Feldes ist der vertikale Strompuls bevorzugt gegenüber dem horizontalen Strompuls um +/- π/2 der Periode der Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWEC ) phasenverschoben.To generate a left or right circularly polarized electromagnetic field, the vertical current pulse is preferred to the horizontal current pulse by +/- π / 2 of the period of the electron-nucleus radio wave resonance frequency ( F _RWEC ) out of phase.

Bevorzugt besitzt die erste zeitliche Pulsdauer eine erste Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard) oder 3π/4 oder π (Not-gate) der Rabi-Oszillation des Quantenpaares aus dem Quantenpunkt (NV1) Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und dem Kernquantenpunkt (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und/oder eine erste Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Rabi-Oszillation des Quantenpaares aus dem Quantenpunkt (NV1) Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und dem Kernquantenpunkt (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG).The first temporal pulse duration preferably has a first pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard) or 3π / 4 or π (Not-gate) of the Rabi oscillation of the quantum pair from the quantum dot ( NV1 ) Nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) and the nuclear quantum dot ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) and / or a first pulse duration corresponding to a phase difference of an integer multiple of π / 4 of the Rabi oscillation of the quantum pair from the quantum dot ( NV1 ) Nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) and the nuclear quantum dot ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ).

Elektron-Kern-Austausch-OperationElectron-nucleus exchange operation

Im Folgenden wird ein Verfahren zur Verschränkung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 mit der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons, eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG), im Folgenden Elektron-Kern-Austausch-Operation genannt, beschrieben. Dieses Verfahren weist dabei den Schritt des Durchführens einer Elektron-Kern-CNOT-Operation und den unmittelbar oder nicht unmittelbar anschließenden Schritt des Durchführens einer Kern-Elektron-CNOT-Operation den unmittelbar oder nicht unmittelbar anschließenden Schritt des Durchführens einer Elektron-Kern-CNOT-Operation auf.In the following, a method for entangling the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 90 with the quantum information of a quantum dot ( NV ), especially its electrons, of a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), hereinafter referred to as the electron-nucleus exchange operation. This method has the step of performing an electron-nucleus CNOT operation and the immediately or not immediately subsequent step of performing a nucleus-electron CNOT operation, the immediately or not immediately subsequent step of performing an electron-nucleus CNOT Operation on.

Alternatives Verfahren zum Spin-Austausch zwischen Kern und ElektronAlternative procedure for the spin exchange between nucleus and electron

Im Folgenden ist ein alternatives Verfahren zur Verschränkung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) mit der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons bzw. dessen Elektronenkonfiguration, eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG), im Folgenden Elektron-Kern-Austausch-Delay-Operation genannt, beschrieben. Das Verfahren umfasst den Schritt des Änderns der Quanteninformation des Quantenpunkts (NV), insbesondere der Quanteninformation des Spins-Zustands des Elektrons bzw. der Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts(NV) und das anschließende Abwarten einer Kernspinrelaxationszeit τ_K. Hierbei wird ausgenutzt, dass der Spin der Elektronenkonfiguration bzw. des Elektrons mit dem Spin des Kerns wechselwirkt. Durch Abstrahlung und Präzision kippt der Kern in Abhängigkeit vom Spin der Elektronenkonfiguration in den neuen Zustand innerhalb der besagten Kernspinrelaxationszeit τ_K.The following is an alternative method for entangling the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) with the quantum information of a quantum dot ( NV ), in particular its electron or its electron configuration, a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), hereinafter referred to as the electron-nucleus exchange delay operation. The method includes the step of changing the quantum information of the quantum dot ( NV ), especially the quantum information of the spin state of the electron or the electron configuration of the quantum dot ( NV ) and the subsequent waiting for a nuclear spin relaxation time τ _K. This makes use of the fact that the spin of the electron configuration or the electron interacts with the spin of the nucleus. Due to radiation and precision, the nucleus tilts into the new state within said nuclear spin relaxation time τ _K, depending on the spin of the electron configuration.

Verfahren zur allgemeinen Verschränkung eines Kerns und eines Elektrons (Kern-Elektron-Entanglement)Procedure for the general entanglement of a nucleus and an electron (nucleus-electron entanglement)

Ein vorgeschlagenes Verfahren zur Verschränkung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) mit der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen des Spins der Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV), eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG), im Folgenden als Kern-Elektron-ENTENGLEMENT-Operation bezeichnet, ist dadurch gekennzeichnet, dass es ein Verfahren zum Zurücksetzen eines Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) umfasst und dass es ein Verfahren zum Ausführen eines Hadamard-Gates umfasst. Des Weiteren umfasst das Verfahren ein Verfahren zum Ausführen eines CNOT-Gates. Alternativ kann das Verfahren auch ein anderes Verfahren zur Verschränkung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG), insbesondere dessen des Spins der Elektronenkonfiguration oder des Elektrons eines Quantenpunkts (NV), eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) umfassen.A proposed method for entangling the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) with the quantum information of a quantum dot ( NV ), especially that of the spin of the electron configuration of the quantum dot ( NV ), a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), hereinafter referred to as the nucleus-electron ENTENGLEMENT operation, is characterized in that it is a method for resetting a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) and that it comprises a method for implementing a Hadamard gate. The method further comprises a method for executing a CNOT gate. Alternatively, the method can also be another method for entangling the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), especially that of the spin of the electron configuration or of the electron of a quantum dot ( NV ), a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) include.

Allgemeines Quanteninformationsaustauschverfahren zwischen Kern und ElektronGeneral quantum information exchange process between nucleus and electron

Von besonderer Wichtigkeit ist ein Verfahren zur Vertauschung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) mit der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons bzw. dessen Elektronenkonfiguration, eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG), im Folgenden als Kern-Elektron-Austausch-Operation bezeichnet. Eine solche Kern-Elektron-Austausch-Operation im Sinne dieser Schrift ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Elektron-Kern-Austausch-Delay-Operation ist oder dass sie eine Elektron-Kern-Austausch-Operation ist oder dass sie ein anderes Verfahren zur Verschränkung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) mit der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons, eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) ist.Of particular importance is a method for interchanging the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) with the quantum information of a quantum dot ( NV ), in particular its electron or its electron configuration, a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), hereinafter referred to as the nucleus-electron exchange operation. Such a nucleus-electron exchange operation within the meaning of this document is characterized in that it is an electron-nucleus exchange delay operation or that it is an electron-nucleus exchange operation or that it is another method of entanglement the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) with the quantum information of a quantum dot ( NV ), especially its electrons, of a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) is.

Elektron- Kern-Quantenregister-RadiowellenansteuerverfahrenElectron nucleus quantum register radio wave driving method

Hier wird nun ein Verfahren zur Änderung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons bzw. dessen Elektronenkonfiguration, eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) beschrieben. Das Verfahren umfasst bevorzugt die Schritte des Bestromens der horizontalen Leitung (LH) des Quantenbits (QUB) mit einem horizontalen Strom (IH) mit einer horizontalen Stromkomponente, die mit einer Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWEC ) mit einer horizontalen Modulation moduliert ist und des Bestromens der vertikalen Leitung (LV) des Quantenbits (QUB) mit einem vertikalen Strom (IV) mit einer vertikalen Stromkomponente, die mit der Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWEC ) mit einer vertikalen Modulation moduliert ist. Wie zuvor werden also wieder die horizontale Leitung und die vertikale Leitung für die Ansteuerung des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) benutzt. Durch die Wahl des Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWEC ) wird das richtige Kern-Elektron-Quantenregisters(CEQUREG) ausgewählt, wenn die Kombination aus der jeweiligen horizontalen Leitung und der jeweiligen vertikalen Leitung mehrere Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) ansteuern kann. Da die Kern-Quantenpunkte (Cl) in der Realität unterschiedliche Abstände zum Quantenpunkt (NV) aufweisen, unterscheiden sich die Kopplungsstärken zwischen Quantenpunkt (NV) und Kernquantenpunkt (Cl) von Kernquantenpunkt zu Kernquantenpunkt. Somit unterscheiden sich auch die Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenzen (F_RWEC ) von Paar zu Paar dieser Paarungen aus Quantenpunkt (NV) und Kernquantenpunkt (Cl) bei mehreren Paaren aus Quantenpunkt (NV) und Kernquantenpunkt (CI), die durch die horizontale Leitung und die vertikale Leitung adressiert werden können.A method for changing the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) depending on the quantum information of a quantum dot ( NV ), in particular its electron or its electron configuration, a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) described. The method preferably includes Steps of energizing the horizontal line ( LH ) of the quantum bit ( QUB ) with a horizontal stream ( IH ) with a horizontal current component that corresponds to an electron-nucleus radio wave resonance frequency ( F _RWEC ) is modulated with a horizontal modulation and energizing the vertical line ( LV ) of the quantum bit ( QUB ) with a vertical stream ( IV ) with a vertical current component that corresponds to the electron-nucleus radio wave resonance frequency ( F _RWEC ) is modulated with a vertical modulation. As before, the horizontal line and the vertical line for the control of the nuclear-electron quantum register ( CEQUREG ) used. By choosing the electron-nucleus radio wave resonance frequency ( F _RWEC ) the correct nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) is selected if the combination of the respective horizontal line and the respective vertical line has several nuclear electron quantum registers ( CEQUREG ) can control. Since the core quantum dots (Cl) in reality have different distances to the quantum dot ( NV ), the coupling strengths differ between quantum dot ( NV ) and nuclear quantum dot (Cl) from nuclear quantum dot to nuclear quantum dot. Thus the electron-nuclear radio wave resonance frequencies also differ ( F _RWEC ) from pair to pair of these pairings of quantum dot ( NV ) and nuclear quantum dot (Cl) with several pairs of quantum dot ( NV ) and nuclear quantum dot ( CI ) that can be addressed by the horizontal line and the vertical line.

Um wieder ein links oder rechts polarisiertes elektromagnetisches Feld zu erzeugen, ist es wieder vorteilhaft, wenn die horizontale Modulation der horizontalen Stromkomponente um +/-π/2 der Periode der Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWEC ) gegenüber der vertikalen Modulation der vertikalen Stromkomponente zeitlich phasenverschoben ist.In order to generate a left or right polarized electromagnetic field again, it is advantageous if the horizontal modulation of the horizontal current component by +/- π / 2 of the period of the electron-nucleus radio wave resonance frequency ( F _RWEC ) is time-shifted in phase with the vertical modulation of the vertical current component.

Bevorzugt ist auch hier die vertikale Stromkomponente mit einem vertikalen Strompuls und/oder die horizontale Stromkomponente mit einem horizontalen Strompuls gepulst.Here, too, the vertical current component is preferably pulsed with a vertical current pulse and / or the horizontal current component is pulsed with a horizontal current pulse.

Bevorzugt ist der zweite vertikale Strompuls gegenüber dem zweiten horizontalen Strompuls um +/π/2 der Periode der Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWEC ) phasenverschoben.The second vertical current pulse is preferred to the second horizontal current pulse by + / π / 2 of the period of the electron-nucleus radio wave resonance frequency ( F _RWEC ) out of phase.

Bevorzugt besitzt die zeitliche Pulsdauer τ_RCE des horizontalen Strompulses und des vertikalen Strompulses die Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (NOT-Gate) der Periodendauer der Rabi-Oszillation des Systems aus dem Quantenpunkt (NV) des Quantenbits (QUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und dem Kernquantenpunkt (Cl) des Kernquantenbits (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und/oder die zeitliche Pulsdauer τ_RCE des horizontalen Strompulses und des vertikalen Strompulses die Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer der Rabi-Oszillation des Systems aus dem Quantenpunkt (NV) des Quantenbits (QUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und dem Kernquantenpunkt (Cl) des Kernquantenbits (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG).The temporal pulse duration τ _{RCE of} the horizontal current pulse and the vertical current pulse preferably has the pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (NOT gate) of the period of the Rabi oscillation Systems from the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) and the nuclear quantum dot (Cl) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) and / or the temporal pulse duration τ _{RCE of} the horizontal current pulse and the vertical current pulse the pulse duration corresponding to a phase difference of an integer multiple of π / 4 of the period of the Rabi oscillation of the system from the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) and the nuclear quantum dot (Cl) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ).

Kern-Elektron-Quantenregister-MikrowellenansteuerverfahrenNuclear electron quantum register microwave control method

Im Gegensatz zum unmittelbar zuvor beschriebenen Verfahren wird hier nun ein Verfahren für die umgekehrte Beeinflussungsrichtung beschrieben. Es handelt sich somit um ein Verfahren zur Änderung der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons bzw. dessen Elektronenkonfiguration, eines Quantenbits (QUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG). Das hier vorgestellte Verfahren umfasst insbesondere bevorzugt die Schritte des Bestromens der horizontalen Leitung (LH) des Quantenbits (QUB) mit einem horizontalen Strom (IH) mit einer horizontalen Stromkomponente, die mit einer Kern-Elektron-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) mit einer horizontalen Modulation moduliert ist und des Bestromens der vertikalen Leitung (LV) des Quantenbits (QUB) mit einem vertikalen Strom (IV) mit einer vertikalen Stromkomponente, die mit der Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) mit einer vertikalen Modulation moduliert ist.In contrast to the method described immediately above, a method for the opposite direction of influence is now described here. It is therefore a process for changing the quantum information of a quantum dot ( NV ), in particular its electron or its electron configuration, a quantum bit ( QUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) as a function of the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ). The method presented here particularly preferably comprises the steps of energizing the horizontal line ( LH ) of the quantum bit ( QUB ) with a horizontal stream ( IH ) with a horizontal current component that corresponds to a nuclear-electron-microwave resonance frequency ( f _MWCE ) is modulated with a horizontal modulation and energizing the vertical line ( LV ) of the quantum bit ( QUB ) with a vertical stream ( IV ) with a vertical current component that corresponds to the nuclear-electron-microwave resonance frequency ( f _MWCE ) is modulated with a vertical modulation.

Um wieder ein links oder rechts zirkular polarisiertes elektromagnetisches Feld zu erzeugen, ist wieder bevorzugt die horizontale Modulation der horizontalen Stromkomponente um +/-π/2 der Periode der Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) gegenüber der vertikalen Modulation der vertikalen Stromkomponente zeitlich phasenverschoben.In order to generate a left or right circularly polarized electromagnetic field again, the horizontal modulation of the horizontal current component by +/- π / 2 of the period of the nuclear electron microwave resonance frequency is preferred ( f _MWCE ) phase shifted in time with respect to the vertical modulation of the vertical current component.

Bevorzugt sind die vertikale Stromkomponente mit einem vertikalen Strompuls gepulst und die horizontale Stromkomponente mit einem horizontalen Strompuls gepulst.The vertical current component is preferably pulsed with a vertical current pulse and the horizontal current component is pulsed with a horizontal current pulse.

Bevorzugt ist wieder der zweite vertikale Strompuls gegenüber dem zweiten horizontalen Strompuls um +/- π/2 der Periode der Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) phasenverschoben.Again, the second vertical current pulse is preferred compared to the second horizontal current pulse by +/- π / 2 of the period of the nuclear-electron-microwave resonance frequency ( f _MWCE ) out of phase.

Bevorzugt besitzt wieder die zeitliche Pulsdauer τ_CE des horizontalen Strompulses und des vertikalen Strompulses die Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder π oder 3π/4 oder π (Not-Gate) der Periodendauer der Rabi-Oszillation des Quantenpaars aus dem Quantenpunkt (NV) des Quantenbits (QUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und dem Kernquantenpunkt (Cl) des Kernquantenbits (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und/oder die zeitliche Pulsdauer τ_CE des horizontalen Strompulses und des vertikalen Strompulses die Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer der Rabi-Oszillation des Quantenpaars aus dem Quantenpunkt (NV) des Quantenbits (QUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und dem Kernquantenpunkt (Cl) des Kernquantenbits (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG).Again, the temporal pulse duration τ _{CE of} the horizontal current pulse and the vertical current pulse preferably has the pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or π or 3π / 4 or π (emergency gate) of the period duration of the Rabi -Oscillation of the quantum pair from the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) and the nuclear quantum dot (Cl) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) and / or the temporal pulse duration τ _{CE of} the horizontal current pulse and the vertical current pulse the pulse duration corresponding to a phase difference of an integer multiple of π / 4 of the period duration of the Rabi oscillation of the quantum pair from the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) and the nuclear quantum dot (Cl) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ).

Kern-Kern-Quantenregister-RadiowellenansteuerverfahrenCore-core quantum register radio wave driving method

Nun wird ein Verfahren zur Änderung der Quanteninformation eines ersten Kernquantenpunkts (Cl1), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines ersten Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Kern-Quantenregisters (CCQUREG) in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines zweiten Kernquantenpunkts (CI2), insbesondere des Kernspins des zweiten Kernquantenpunks (Ci2), eines zweiten Kernquantenbits (CQUB2) dieses Kern-Kern-Quantenregisters (CCQUREG) betrachtet. Das Verfahren umfasst wiederum die Schritte des Bestromens der ersten horizontalen Leitung (LH1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) mit einer ersten horizontalen Stromkomponente (IH1), die mit einer ersten Kern-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWECC) mit einer horizontalen Modulation moduliert ist, und des Bestromens der ersten vertikalen Leitung (LV1) Kernquantenbits (CQUB1) mit einer ersten vertikalen Stromkomponente (IV1), die mit der ersten Kern-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWECC) mit einer vertikalen Modulation moduliert ist.A method for changing the quantum information of a first nuclear quantum dot (Cl1), in particular the nuclear spin of its atomic nucleus, of a first nuclear quantum bit ( CQUB ) of a core-core quantum register ( CCQUREG ) depending on the quantum information of a second nuclear quantum dot ( CI2 ), in particular the nuclear spin of the second nuclear quantum dot (Ci2), a second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) this core-core quantum register ( CCQUREG ) considered. The method in turn comprises the steps of energizing the first horizontal line ( LH1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) with a first horizontal current component ( IH1 ), which is modulated with a first core-core radio wave _{resonance frequency} (F _RWECC ) with a horizontal modulation, and energizing the first vertical line ( LV1 ) Nuclear quantum bits ( CQUB1 ) with a first vertical current component ( IV1 ), which is modulated at the first core-core radio wave _{resonance frequency} (F _RWECC ) with a vertical modulation.

Bevorzugt ist wieder horizontale Modulation um +/-π/2 der Periode der ersten Kern-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWECC) gegenüber der vertikalen Modulation zeitlich phasenverschoben, um wieder, wie bereits in anderen zuvor beschriebenen Fällen, wieder ein links- oder rechts zirkular polarisiertes elektromagnetisches Feld zu erzeugen.Preferably, horizontal modulation is again phase-shifted by +/- π / 2 of the period of the first core-core radio wave _{resonance frequency} (F _RWECC ) compared to the vertical modulation, in order again, as in other previously described cases, again to be left or right circular generate polarized electromagnetic field.

Bevorzugt sind die horizontale Stromkomponente zumindest zeitweise mit einem horizontalen Strompulsanteil und die vertikale Stromkomponente zumindest zeitweise mit einem vertikalen Strompulsanteil gepulst.The horizontal current component is preferably pulsed at least temporarily with a horizontal current pulse component and the vertical current component at least temporarily with a vertical current pulse component.

Bevorzugt ist der zweite vertikale Strompuls gegenüber dem zweiten horizontalen Strompuls um +/π/2 der Periode der ersten Kern-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWECC) phasenverschoben ist. The second vertical current pulse is preferably phase-shifted with respect to the second horizontal current pulse by + / π / 2 the period of the first core-core radio wave _{resonance frequency} (F _RWECC ).

Bevorzugt besitzt die zeitliche Pulsdauer τ_RCC des horizontalen und vertikalen Strompulsanteils die Dauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 oder π (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) der Periodendauer Rabi-Oszillation des Quantenpaares aus erstem Kernquantenpunkt (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) und aus dem zweiten Kernquantenpunkt(CI2) des zweiten Kernquantenbits (CQUB2) und/oder die zeitliche Pulsdauer τ_RCC des horizontalen und vertikalen Strompulsanteils die Dauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer Rabi-Oszillation des Quantenpaares aus erstem Kernquantenpunkt (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) und aus dem zweiten Kernquantenpunkt(CI2) des zweiten Kernquantenbits (CQUB2).The temporal pulse duration τ _{RCC of} the horizontal and vertical current pulse components preferably has the duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 or π (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (emergency gate) of the period duration Rabi oscillation of the quantum pair from the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and from the second nuclear quantum dot ( CI2 ) of the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) and / or the temporal pulse duration τ _{RCC of} the horizontal and vertical current pulse components the duration corresponding to a phase difference of an integral multiple of π / 4 of the period duration Rabi oscillation of the quantum pair from the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and from the second nuclear quantum dot ( CI2 ) of the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ).

Zusammengesetzte VerfahrenCompound procedures

Nachdem nun die grundlegenden Verfahren in den vorausgegangenen Abschnitten beschrieben wurden, können nun aus diesen grundlegenden Verfahren komplexere Verfahren zusammengesetzt werden, die auf die vorgeschlagene Vorrichtung angewendet werden können. Erst die Kombination aller dieser Einzelteile und Schritte führt zu einem voll funktionsfähigen System.Now that the basic methods have been described in the preceding sections, more complex methods can now be put together from these basic methods which can be applied to the proposed device. Only the combination of all these individual parts and steps leads to a fully functional system.

Quantenbit BewertungQuantum bit rating

Eines der wichtigsten Verfahren dient dem Auslesen des Ergebnisses der Berechnungen der Vorrichtung. Es handelt sich um eine Verfahren zum Bewerten der Quanteninformation, insbesondere des Spin-Zustands, des ersten Quantenpunkts (NV1) eines auszulesenden ersten Quantenbits (QUB1) eines Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG). Hierbei steht wieder das erste Quantenbits (QUB1) stellvertretend für ein beliebiges Quantenbit des Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG).One of the most important methods is to read out the result of the device's calculations. It is a method for evaluating the quantum information, in particular the spin state, of the first quantum dot ( NV1 ) of a first quantum bit to be read out ( QUB1 ) of a nucleus-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG). Here again is the first quantum bit ( QUB1 ) representing any quantum bit of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG).

In einem ersten Schritt wird der Quantenpunkt (NV) des auszulesenden Quantenbits (QUB1) des Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) in einen definierten Startzustand versetzt. Dies erfolgt bevorzugt durch das Bestrahlen des Quantenpunkts (NV1) des auszulesenden Quantenbits (QUB1) des Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) mit „grünem Licht“. Wie bereits erläutert, steht der Begriff „grünes Licht“ hier für Licht, dass im Zusammenwirken mit dem Quantenpunkt (NV) eine bestimmte Funktion realisiert. Im Falle eines NV-Zentrums in Diamant als Substrat (D) handelt es sich somit bevorzugt um Licht mit einer Wellenlänge von bevorzugt 500nm Wellenlänge bis 700nm Wellenlänge. Erfahrungsgemäß ist die Verwendung von Licht von typischerweise 532nm Wellenlänge hier optimal. Je größer der wellenlängenmäßige Abstand von diesem Wellenlängenwert ist, desto schlechter typischerweise die Ergebnisse. Bei der Verwendung anderer Farbzentren und Störstellen, die sich insbesondere auch noch in anderen Materialien befinden können, müssen dann als grünes Licht entsprechende andere Wellenlängen verwendet werden, um dann den funktionalen Effekt des „grünen Lichts“ für diese Farbzentren, Störstellen und Substrate hervorzurufen.In a first step the quantum dot ( NV ) of the quantum bit to be read out ( QUB1 ) of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) is put into a defined starting state. This is preferably done by irradiating the quantum dot ( NV1 ) of the quantum bit to be read out ( QUB1 ) of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) with “green light”. As already explained, the term "green light" stands for light that interacts with the quantum dot ( NV ) realizes a certain function. In the case of an NV center in diamond as a substrate ( D. ) it is therefore preferably light with a wavelength of preferably 500 nm to 700 nm wavelength. Experience has shown that the use of light with a typically 532 nm wavelength is optimal here. Typically, the greater the wavelength spacing from this wavelength value, the worse the results. When using other color centers and imperfections, which in particular can also be found in other materials, corresponding other wavelengths must then be used as green light in order to then produce the functional effect of “green light” for these color centers, imperfections and substrates.

In dem vorgeschlagenen Verfahren erfolgt dann typischerweise ein gleichzeitiges Anlegen einer Spannung zwischen mindestens einer ersten elektrischen Absaugleitung, insbesondere einer als ersten elektrischen Absaugleitung verwendeten Abschirmleitung (SH1, SV1), und einer zweiten elektrischen Absaugleitung, insbesondere einer als zweiten elektrischen Absaugleitung verwendeten, zur verwendeten Abschirmleitung (SH1, SV1) benachbarten, weiteren Abschirmleitung (SH2, SV2). Hierdurch werden Ladungsträger, die bei der Bestrahlung mit „grünem Licht“ erzeugt werden, abgesaugt. Dies setzt voraus, dass die Quantenpunkte durch die Bestrahlung mit grünem Licht in einen ungeladenen Zustand übergehen und diese dann sich wieder durch Einfangen eines Ladungsträgers neu laden. Im Falle eines NV-Zentrums als Quantenpunkt (NV1) bedeutet dies, dass das Fermi-Niveau bevorzugt über dem Niveau des NV-Zentrums in der Bandlücke liegen sollte. Durch die Bestrahlung mit „grünem Licht“ gibt das NV-Zentrum ein Elektron an das Leitungsband ab, wo es durch das von extern über die Kontakte der Absaugleitungen angelegte elektrostatische Feld abgesaugt wird. Da das Fermi-Niveau über dem energetischen Niveau des NV-Zentrums liegt, wird dieses wieder durch die Aufnahme eines Elektrons aus dem Valenzband wieder umgeladen, wodurch es wieder geladen ist. Hierzu sollte der Diamant bevorzugt n-dotiert sein. Daher ist eine n-Dotierung beispielsweise mit Schwefel vorteilhaft. Entscheiden ist, dass dieser Auslesevorgang von dem Quantenzustand abhängt.In the proposed method, a voltage is typically applied simultaneously between at least one first electrical suction line, in particular a shielding line used as the first electrical suction line ( SH1 , SV1 ), and a second electrical suction line, in particular one used as a second electrical suction line, to the shielding line used ( SH1 , SV1 ) adjacent, further shielding line ( SH2 , SV2 ). In this way, charge carriers that are generated during irradiation with “green light” are extracted. This presupposes that the quantum dots pass into an uncharged state as a result of the irradiation with green light and that they are then recharged again by trapping a charge carrier. In the case of an NV center as a quantum dot ( NV1 ) this means that the Fermi level should preferably be above the level of the NV center in the band gap. By being irradiated with “green light”, the NV center releases an electron to the conduction band, where it is sucked out by the external electrostatic field applied via the contacts of the suction lines. Since the Fermi level is above the energetic level of the NV center, it is recharged again by taking up an electron from the valence band, whereby it is recharged. For this purpose, the diamond should preferably be n-doped. Therefore, n-doping, for example with sulfur, is advantageous. What is decisive is that this readout process depends on the quantum state.

Genaueres zu diesem Vorgang findet sich in Petr Siyushev, Milos Nesladek, Emilie Bourgeois, Michal Gulka, Jaroslav Hruby, Takashi Yamamoto, Michael Trupke, Tokuyuki Teraji, Junichi Isoya, Fedor Jelezko, „Photoelectrical imaging and coherent spin-state readout of single nitrogen-vacancy centers in diamond“, Science 363, 728-731 (2019) 15 February 2019 .More details on this process can be found in Petr Siyushev, Milos Nesladek, Emilie Bourgeois, Michal Gulka, Jaroslav Hruby, Takashi Yamamoto, Michael Trupke, Tokuyuki Teraji, Junichi Isoya, Fedor Jelezko, "Photoelectrical imaging and coherent spin-state readout of single nitrogen-vacancy centers in diamond", Science 363, 728-731 (2019) February 15, 2019 .

Erst die Kombination der Quantenbit-Konstruktion mit der selektiven Adressierung und des zuvor beschriebenen Read-Outs mit dieser Methode ergibt eine Realisierungsmöglichkeit für einen Quanten-Computer.Only the combination of the quantum bit construction with the selective addressing and the previously described read-out with this method results in a realization possibility for a quantum computer.

Damit das hier vorgeschlagene Verfahren funktioniert, muss sich der auszulesende Quantenpunkt (NV1) des auszulesenden Quantenbits (QUB1) des Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) sich in dem elektrischen Feld zwischen diesen beiden elektrischen Absaugleitungen befinden. Bevorzugt befinden sich die nicht auszulesenden Quantenpunkte (NV2) der übrigen Quantenbits (QUB2) des Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) sich nicht in dem elektrischen Feld zwischen diesen beiden elektrischen Absaugleitungen. Bevorzugt werden die auszulesenden Quantenpunkte (NV1) der jeweils auszulesenden Quantenbits (QUB1) des Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) selektiv angesteuert, wie oben beschrieben.For the method proposed here to work, the quantum dot to be read ( NV1 ) of the quantum bit to be read out ( QUB1 ) of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) are located in the electrical field between these two electrical suction lines. The quantum dots not to be read are preferably located ( NV2 ) of the remaining quantum bits ( QUB2 ) of the nucleus-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG) are not in the electrical field between these two electrical suction lines. The quantum dots to be read out are preferred ( NV1 ) of the quantum bits to be read out ( QUB1 ) of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) is selectively controlled as described above.

Mittels des in Petr Siyushev, Milos Nesladek, Emilie Bourgeois, Michal Gulka, Jaroslav Hruby, Takashi Yamamoto, Michael Trupke, Tokuyuki Teraji, Junichi Isoya, Fedor Jelezko, „Photoelectrical imaging and coherent spin-state readout of single nitrogen-vacancy centers in diamond“, Science 363, 728-731 (2019) 15 February 2019 beschriebenen Mechanismus werden dann Fotoelektronen mittels eines zwei Photonenprozesses durch den auszulesenden Quantenpunkt (NV1) des auszulesenden Quantenbits (QUB1) des Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) in Abhängigkeit vom Kernspin des Kernquantenpunkts (CI1) des Kernquantenbits (CQUB1), das mit dem auszulesenden Quantenbit (QUB1) ein Kern-Elektron-Quantenregister (CQUREG) bildet, erzeugt. Es folgt dann das Absaugen der ggf. vorhandenen Fotoelektronen des auszulesenden Quantenpunkts (NV1) des auszulesenden Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) über einen Kontakt (KV11, KH11) zwischen der ersten elektrischen Absaugleitung, insbesondere der Abschirmleitung (SH1, SV1), und dem Substrat (D) bzw. der epitaktischen Schicht (DEPI) als Elektronenstrom. In analoger Weise erfolgt das Absaugen der ggf. vorhandenen Löcher des auszulesenden Quantenpunkts (NV1) des auszulesenden Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) über einen Kontakt (KV12, KH22) zwischen der zweiten elektrischen Absaugleitung, insbesondere der weiteren Abschirmleitung (SH2, SV2), und dem Substrat (D) bzw. der epitaktischen Schicht (DEPI) als Löcherstrom. Ob Fotoelektronen oder Fotolöcher verwendet werden, hängt vom Substratmaterial und dem Farbzentrum ab, das als Quantenpunkt verwendet wird. Eine Auswerteschaltung wertet den so erzeugten Fotostrom aus und erzeugt ein Auswertesignal mit einem ersten logischen Wert falls der Gesamtstrom aus Löcherstrom und Elektronenstrom einen Gesamtstrombetrag des Stromwerts unter einem ersten Schwellwert (SW1) aufweist und mit einem zweiten logischen Wert falls der Gesamtstrom aus Löcherstrom und Elektronenstrom einen Gesamtstrombetrag des Stromwerts über dem ersten Schwellwert (SW1) aufweist. Dabei ist natürlich bevorzugt der zweite logische Wert vom ersten logischen Wert verschieden.Using the in Petr Siyushev, Milos Nesladek, Emilie Bourgeois, Michal Gulka, Jaroslav Hruby, Takashi Yamamoto, Michael Trupke, Tokuyuki Teraji, Junichi Isoya, Fedor Jelezko, "Photoelectrical imaging and coherent spin-state readout of single nitrogen-vacancy centers in diamond", Science 363, 728-731 (2019) February 15, 2019 described mechanism are then photoelectrons by means of a two photon process through the quantum dot to be read ( NV1 ) of the quantum bit to be read out ( QUB1 ) of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) depending on the nuclear spin of the nuclear quantum dot ( CI1 ) of the nuclear quantum bit ( CQUB1 ), the one with the quantum bit to be read out ( QUB1 ) a nucleus electron quantum register ( CQUREG ) forms, generated. This is followed by the extraction of any photoelectrons from the quantum dot to be read out ( NV1 ) of the quantum bit to be read out ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) via a contact ( KV11 , KH11 ) between the first electrical suction line, especially the shielding line ( SH1 , SV1 ), and the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ) as an electron stream. Any holes in the quantum dot to be read out are sucked off in an analogous manner ( NV1 ) of the quantum bit to be read out ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) via a contact ( KV12 , KH22) between the second electrical suction line, especially the further shielding line ( SH2 , SV2 ), and the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ) as a stream of holes. Whether photoelectrons or photo holes are used depends on the substrate material and the color center that is used as the quantum dot. An evaluation circuit evaluates the photocurrent generated in this way and generates an evaluation signal with a first logical value if the total current of the hole current and Electron current a total current amount of the current value below a first threshold value ( SW1 ) and with a second logical value if the total current of the hole current and electron current has a total current amount of the current value above the first threshold value ( SW1 ) having. Of course, the second logical value is preferably different from the first logical value.

Quantencomputer-ErgebnisextraktionQuantum computer result extraction

Vereinfacht kann somit ein Verfahren zum Auslesen des Zustands eines Quantenpunkts (NV) eines Quantenbits (QUB) mit den Schritten der Bewertung des Ladungszustands des Quantenpunkts (NV) und der Erzeugung eines Auswertungssignals mit einem ersten logischen Pegel sofern der Quantenpunkt (NV) bei dem Beginn der Bewertung negativ geladen ist, und der Erzeugung eines Auswertungssignals mit einem zweiten logischen Pegel, der vom ersten logischen Pegel verschieden ist, sofern der Quantenpunkt (NV) bei dem Beginn der Bewertung nicht negativ geladen ist, angegeben werden.In a simplified way, a procedure for reading out the state of a quantum dot ( NV ) of a quantum bit ( QUB ) with the steps of evaluating the charge state of the quantum dot ( NV ) and the generation of an evaluation signal with a first logic level provided the quantum dot ( NV ) is negatively charged at the beginning of the evaluation, and the generation of an evaluation signal with a second logic level that is different from the first logic level, provided that the quantum dot ( NV ) is not negatively charged at the beginning of the evaluation.

Elektron-Elektron-CNOT OperationElectron-electron-CNOT operation

Nun geben wir hier eine CNOT-Operation, die eine der wichtigsten Quantencomputer Operationen ist. Es handelt sich hier um ein Verfahren zum Ausführen einer CNOT-Manipulation für ein Quantenregister (QUREG), im Folgenden ELEKTRON-ELEKTRON-CNOT genannt. Dabei soll das Substrat (D) des Quantenregisters (QUREG) dem ersten Quantenbit (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) und dem zweiten Quantenbit (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) gemeinsam sein. Der Quantenpunkt (NV) des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) wird im Folgenden als erster Quantenpunkt (NV1) bezeichnet. Der Quantenpunkt (NV) des zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) wird im Folgenden als der zweite Quantenpunkt (NV2) bezeichnet. Die horizontale Leitung (LH) des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) wird im Folgenden als erste horizontale Leitung (LH1) bezeichnet. Die horizontale Leitung (LH) des zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) wird im Folgenden als zweite horizontale Leitung (LH2) bezeichnet. Die vertikale Leitung (LV) des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) wird im Folgenden als erste vertikale Leitung (LV1) bezeichnet. Die vertikale Leitung (LV) des zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) wird im Folgenden als zweite vertikale Leitung (LV2) bezeichnet. Die erste horizontale Leitung (LH1) ist bevorzugt gleich der zweiten horizontalen Leitung (LH2). Dies führt zu einer Topologie des Quantenregisters (QUREG), bei dem die Quantenpunkte (NV1, NV2) längs dieser horizontalen Leitung (LH1) wie auf einer Perlenkette aufgereiht sind, wenn dies für alle Quantenregister (QUREG) einer Vorrichtung mit mehreren Quantenregistern (QUREG) gilt. Dies hat den Vorteil, dass die selektive Ansteuerung einzelner Quantenpunkte dieser Vorrichtung dann einfacher wird. Natürlich ist auch eine Aufreihung in der Vertikalen möglich. Die erste vertikale Leitung (LV1) kann somit auch gleich der zweiten vertikalen Leitung (LH2) sein. Bevorzugt ist dann die erste horizontale Leitung (LH1) nicht gleich der zweiten horizontalen Leitung (LH2) ist.Now we give a CNOT operation here, which is one of the most important quantum computer operations. This is a method of performing CNOT manipulation for a quantum register ( QUREG ), hereinafter referred to as ELEKTRON-ELEKTRON-CNOT. The substrate ( D. ) of the quantum register ( QUREG ) the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) and the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) be together. The quantum dot ( NV ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) is hereinafter referred to as the first quantum dot ( NV1 ) designated. The quantum dot ( NV ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) is hereinafter referred to as the second quantum dot ( NV2 ) designated. The horizontal line ( LH ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) is hereinafter referred to as the first horizontal line ( LH1 ) designated. The horizontal line ( LH ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) is hereinafter referred to as the second horizontal line ( LH2 ) designated. The vertical line ( LV ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) is hereinafter referred to as the first vertical line ( LV1 ) designated. The vertical line ( LV ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) is hereinafter referred to as the second vertical line ( LV2 ) designated. The first horizontal line ( LH1 ) is preferably equal to the second horizontal line ( LH2 ). This leads to a topology of the quantum register ( QUREG ), where the quantum dots ( NV1 , NV2 ) along this horizontal line ( LH1 ) are strung like pearls on a string if this applies to all quantum registers ( QUREG ) a device with several quantum registers ( QUREG ) applies. This has the advantage that the selective control of individual quantum dots of this device then becomes easier. Of course, they can also be lined up vertically. The first vertical line ( LV1 ) can therefore also be the same as the second vertical line ( LH2 ) his. The first horizontal line is then preferred ( LH1 ) not equal to the second horizontal line ( LH2 ) is.

Wie zuvor umfasst das vorgeschlagene Verfahren dann das Bestromen der ersten horizontalen Leitung (LH1) mit einem ersten horizontalen Stromanteil des ersten horizontalen Stromes (IH1) für eine zeitliche Dauer, die einem ersten Phasenwinkel von φ₁ , insbesondere von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) odereinem ganzzahligen Vielfachen von π/4, der Periodendauer der Rabi-Oszillation des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) entspricht.As before, the proposed method then includes energizing the first horizontal line ( LH1 ) with a first horizontal flow component of the first horizontal flow ( IH1 ) for a duration that corresponds to a first phase angle of φ ₁ , in particular of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) or an integer multiple of π / 4, the period of the Rabi oscillation of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) corresponds.

Bevorzugt ist dabei der erste horizontale Stromanteil mit einer ersten Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW1 ) mit einer ersten horizontalen Modulation moduliert.The first horizontal current component with a first microwave resonance frequency ( f _MW1 ) modulated with a first horizontal modulation.

Ebenso bevorzugt erfolgt das Bestromen der ersten vertikalen Leitung (LV1) mit einem ersten vertikalen Stromanteil des ersten vertikalen Stromes (IV1) für eine zeitliche Dauer, die dem ersten Phasenwinkel von φ₁ , insbesondere von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) odereinem ganzzahligen Vielfachen von π/4, der Periodendauer der Rabi-Oszillation des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) entspricht, wobei bevorzugt der erste vertikale Stromanteil mit einer ersten Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW1 ) mit einer ersten vertikalen Modulation moduliert ist.It is also preferable to energize the first vertical line ( LV1 ) with a first vertical flow component of the first vertical flow ( IV1 ) for a duration that corresponds to the first phase angle of φ ₁ , in particular of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) or an integer multiple of π / 4, the period of the Rabi oscillation of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ), with the first vertical current component preferably having a first microwave resonance frequency ( f _MW1 ) is modulated with a first vertical modulation.

Bevorzugt erfolgt die Bestromung der ersten horizontalen Leitung (LH1) bis auf besagte Phasenverschiebung zeitlich parallel zur Bestromung der ersten vertikalen Leitung (LV1).The first horizontal line is preferably supplied with current ( LH1 ) except for the said phase shift in time parallel to the energization of the first vertical line ( LV1 ).

Das Bestromen der ersten horizontalen Leitung (LH1) erfolgt bevorzugt mit einem ersten horizontalen Gleichstrom (IHG1) mit einem ersten horizontalen Stromwert, wobei der erste horizontale Stromwert einen Betrag von 0A haben kann.The energization of the first horizontal line ( LH1 ) is preferably carried out with a first horizontal direct current ( IHG1 ) with a first horizontal current value, wherein the first horizontal current value can have an amount of 0A.

Das Bestromen der ersten vertikalen Leitung (LV1) erfolgt bevorzugt mit einem ersten vertikalen Gleichstrom (IVG1) mit einem ersten vertikalen Stromwert, wobei der erste vertikale Stromwert einen Betrag von 0A haben kann.The energization of the first vertical line ( LV1 ) is preferably carried out with a first vertical direct current ( IVG1 ) with a first vertical current value, wherein the first vertical current value can have an amount of 0A.

Das Bestromen der zweiten horizontalen Leitung (LH2) erfolgt bevorzugt mit einem zweien horizontalen Gleichstrom (IHG2) mit dem ersten horizontalen Stromwert, wobei der erste horizontale Stromwert einen Betrag von 0A haben kann.The energization of the second horizontal line ( LH2 ) is preferably carried out with a two horizontal direct current ( IHG2 ) with the first horizontal current value, whereby the first horizontal current value can have an amount of 0A.

Das Bestromen der zweiten vertikalen Leitung (LV2) erfolgt bevorzugt mit einem zweiten vertikalen Gleichstrom (IVG2), dessen zweiter vertikaler Stromwert von dem ersten vertikaler Stromwert abweicht. Bevorzugt sin dabei der zweite vertikale Stromwert und der erste vertikale Stromwert so gewählt, dass der Phasenvektor des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) eine Phasendrehung um den ersten Phasenwinkel φ₁ , insbesondere von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) odereinem ganzzahligen Vielfachen von π/4, ausführt, wenn sich der Phasenvektor des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) in einer ersten Position befindet und dass der Phasenvektor des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) keine Phasendrehung um den Phasenwinkel φ₁ , insbesondere von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) odereinem ganzzahligen Vielfachen von π/4, ausführt, wenn sich der Phasenvektor des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) nicht in der ersten Position sondern in einer zweiten Position befindet und dass der Phasenvektor des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) keine oder nur eine unwesentliche Phasendrehung ausführt.The energization of the second vertical line ( LV2 ) is preferably carried out with a second vertical direct current ( IVG2 ), the second vertical current value of which deviates from the first vertical current value. The second vertical current value and the first vertical current value are preferably selected in such a way that the phase vector of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) a phase rotation by the first phase angle φ ₁ , in particular of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) or an integer multiple of π / 4, if the phase vector of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) is in a first position and that the phase vector of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) no phase rotation by the phase angle φ ₁ , in particular of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) or an integer multiple of π / 4, if the phase vector of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) is not in the first position but in a second position and that the phase vector of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) carries out no or only an insignificant phase shift.

Bevorzugt erfolgt anschließend das Bestromen der zweiten horizontalen Leitung (LH2) mit einem zweiten horizontalen Stromanteil (IHM2) für eine zeitliche Dauer, die einem Phasenwinkel von φ₂ , insbesondere von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) odereinem ganzzahligen Vielfachen von π/4, der Periodendauer der Rabi-Oszillation des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits entspricht, wobei der zweite horizontale Stromanteil (IHM2) mit einer zweiten Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW2 ) mit einer zweiten horizontalen Modulation moduliert ist.The second horizontal line is then preferably energized ( LH2 ) with a second horizontal flow component ( IHM2 ) for a duration corresponding to a phase angle of φ ₂ , in particular of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) or an integer multiple of π / 4, the period of the Rabi oscillation of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit, where the second horizontal current component ( IHM2 ) with a second microwave resonance frequency ( f _MW2 ) is modulated with a second horizontal modulation.

Das Bestromen der zweiten vertikalen Leitung (LV2) erfolgt bevorzugt mit einem zweiten vertikalen Stromanteil (IVM2) für eine zeitliche Dauer, die einem Phasenwinkel von φ₂ , insbesondere von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) odereinem ganzzahligen Vielfachen von π/4, der Periodendauer der Rabi-Oszillation des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits entspricht, wobei der zweite vertikale Stromanteil (IVM2) mit einer zweiten vertikalen Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW2 ) mit einer zweiten vertikalen Modulation moduliert ist und wobei die Bestromung der zweiten horizontalen Leitung (LH2) bis auf die besagte Phasenverschiebung zeitlich parallel zur Bestromung der zweiten vertikalen Leitung (LV2) erfolgt.The energization of the second vertical line ( LV2 ) is preferably carried out with a second vertical current component ( IVM2 ) for a duration corresponding to a phase angle of φ ₂ , in particular of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) or an integer multiple of π / 4, the period of the Rabi oscillation of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit, the second vertical current component ( IVM2 ) with a second vertical microwave resonance frequency ( f _MW2 ) is modulated with a second vertical modulation and the current flow to the second horizontal line ( LH2 ) except for the said phase shift, parallel to the energization of the second vertical line ( LV2 ) he follows.

Bevorzugt erfolgt das Bestromen der zweiten horizontalen Leitung (LH2) mit einem zweiten horizontalen Gleichstromanteil (IHG2) mit einem zweiten horizontalen Stromwert, wobei der zweite horizontalen Stromwert von 0A sein kann.The second horizontal line is preferably energized ( LH2 ) with a second horizontal direct current component ( IHG2 ) with a second horizontal current value, wherein the second horizontal current value can be 0A.

Bevorzugt erfolgt das Bestromen der zweiten vertikalen Leitung (LV2) mit einem zweiten vertikalen Gleichstromanteil (IVG2) mit einem zweiten vertikalen Stromwert, wobei der zweite vertikale Stromwert von 0A sein kann.The second vertical line is preferably energized ( LV2 ) with a second vertical direct current component ( IVG2 ) with a second vertical current value, wherein the second vertical current value can be 0A.

Bevorzugt erfolgt das Bestromen der ersten horizontalen Leitung (LH1) mit einem ersten horizontalen Gleichstromanteil (IHG1) mit einem ersten horizontalen Stromwert, wobei der erste horizontalen Stromwert von 0A sein kann.The first horizontal line is preferably energized ( LH1 ) with a first horizontal direct current component ( IHG1 ) with a first horizontal current value, wherein the first horizontal current value can be 0A.

Bevorzugt erfolgt das Bestromen der ersten vertikalen Leitung (LV1) mit einem ersten vertikalen Gleichstromanteil (IVG1) mit einem ersten vertikalen Stromwert, wobei der erste vertikale Stromwert von dem zweiten vertikalen Stromwert abweicht. Hierdurch erst findet eine Adressierung statt.The first vertical line is preferably energized ( LV1 ) with a first vertical direct current component ( IVG1 ) having a first vertical current value, the first vertical current value deviating from the second vertical current value. Only then does addressing take place.

Bevorzugt wird der erste vertikale Stromwert und der zweite vertikale Stromwert nun so gewählt, dass der Phasenvektor des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) eine Phasendrehung um den Winkel φ₂ , insbesondere von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) oder einem ganzzahligen Vielfachen von π/4, ausführt, wenn sich der Phasenvektor des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) in einer ersten Position befindet und dass der Phasenvektor des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) keine Phasendrehung um den Winkel φ₂ , insbesondere von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) oder einem ganzzahligen Vielfachen von π/4, ausführt, wenn sich der Phasenvektor des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) nicht in der ersten Position sondern in einer zweiten Position befindet und dass der Phasenvektor des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) dann keine Phasendrehung ausführt.The first vertical current value and the second vertical current value are preferably selected so that the phase vector of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) a phase rotation by the angle φ ₂ , in particular of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) or an integer multiple of π / 4, if the phase vector of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) is in a first position and that the phase vector of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) no phase rotation by the angle φ ₂ , in particular of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) or an integer multiple of π / 4, if the phase vector of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) is not in the first position but in a second position and that the phase vector of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) then does not perform any phase rotation.

Zur Erzeugzeugung eines links oder rechts polarisierten elektromagnetischen Feldes ist wieder bevorzugt die erste horizontale Modulation um +/- π/2 der Periodendauer der ersten Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW1 ) gegenüber der ersten vertikalen Modulation phasenverschoben und/oder die zweite horizontale Modulation um +/- π/2 der Periode der zweiten Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW2 ) gegenüber der zweiten vertikalen Modulation phasenverschoben.To generate a left or right polarized electromagnetic field, the first horizontal modulation by +/- π / 2 of the period of the first microwave resonance frequency ( f _MW1 ) phase shifted with respect to the first vertical modulation and / or the second horizontal modulation by +/- π / 2 of the period of the second microwave resonance frequency ( f _MW2 ) out of phase with the second vertical modulation.

Quantum-ComputingQuantum computing

Im Folgenden wird nun ein einfaches Verfahrensgrundschema zum Durchführen von einfachen Berechnungen beschrieben. Es handelt sich um ein Verfahren zum Betreiben eines Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG). Es umfasst bevorzugt die Schritte des Zurücksetzens der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) und des einmaligen oder mehrfachen Manipulierens der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) und des Speichern des Manipulationsergebnisses sowie des Zurücksetzen der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) und des Zurücklesens der gespeicherten Manipulationsergebnisse sowie des Auslesens des Zustands der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG).A simple basic method scheme for performing simple calculations is now described below. It is a process for operating a nucleus-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG). It preferably includes the steps of resetting the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the nucleus-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG) and the single or multiple manipulation of the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) and storing the manipulation result as well as resetting the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) and reading back the stored manipulation results as well as reading out the state of the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the nucleus-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG).

Bevorzugt erfolgt das Zurücksetzen der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) mittels eines der beschriebenen Quantenbitrücksetzverfahren.The quantum dots are preferably reset ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) using one of the quantum bit reset methods described.

Bevorzugt erfolgt die einmalige oder mehrfache Manipulation der Quantenzustände der der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) mittels eines der beschriebenen Quantenbitmanipulationsverfahren.The one-time or multiple manipulation of the quantum states of the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) using one of the quantum bit manipulation methods described.

Bevorzugt erfolgt das Speichern des Manipulationsergebnisses mittels eines der zuvor beschriebenen Verfahren zur Beeinflussung des Quantenzustands eines Kernquantenpunkts in Abhängigkeit vom Quantenzustand eines Quantenpunkts.The manipulation result is preferably stored by means of one of the previously described methods for influencing the quantum state of a nuclear quantum dot as a function of the quantum state of a quantum dot.

Bevorzugt erfolgt das zweite Zurücksetzen der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) mittels eines der beschriebenen Quantenbitrücksetzverfahren.The second reset of the quantum dots is preferred ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) using one of the quantum bit reset methods described.

Bevorzugt erfolgt das Zurücklesen der gespeicherten Manipulationsergebnisse mittels eines Verfahrens mittels eines der zuvor beschriebenen Verfahren zur Beeinflussung des Quantenzustands eines Quantenpunkts in Abhängigkeit vom Quantenzustand eines Kernquantenpunkts.The stored manipulation results are preferably read back using a method using one of the methods described above for influencing the quantum state of a quantum dot as a function of the quantum state of a nuclear quantum dot.

Bevorzugt erfolgt das Auslesen des Zustands der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Quantenregisters (QUREG) und/oder des Quantenpunkts (NV) des Quantenbits (QUB) mittels eines Verfahrens zur Quantenbit-Bewertung und/oder eines Verfahrens zur Quantencomputer-Ergebnisextraktion.The state of the quantum dots is preferably read out ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) and / or the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) by means of a method for quantum bit evaluation and / or a method for quantum computer result extraction.

Ein alternatives Verfahren zum Betreiben eines Quantenregisters (QUREG) und/oder eines Quantenbits (QUB) umfasts die Schritte des Zurücksetzen der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) mittels eines der beschriebenen Quantenbitrücksetzverfahren und den Schritt des einmaligen oder mehrfachen Manipulierens der Quantenzustände der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) mittels eines der beschriebenen Quantenbitmanipulationsverfahren und den Schritt des Speicherns des Manipulationsergebnisses mittels eines der zuvor beschriebenen Verfahren zur Beeinflussung des Quantenzustands eines Kernquantenpunkts in Abhängigkeit vom Quantenzustand eines Quantenpunkts und den Schritt des Zurücksetzens der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) mittels eines der beschriebenen Quantenbitrücksetzverfahren sowie das Zurücklesen der gespeicherten Manipulationsergebnisse mittels eines der zuvor beschriebenen Verfahren zur Beeinflussung des Quantenzustands eines Quantenpunkts in Abhängigkeit vom Quantenzustand eines Kernquantenpunkts und das Auslesen des Zustands der der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Quantenregisters (QUREG) und/oder des Quantenpunkts (NV) des Quantenbits (QUB) mittels eines Verfahrens zur Quantenbit-Bewertung und/oder eines Verfahrens zur Quantencomputer-Ergebnisextraktion.An alternative method of operating a quantum register ( QUREG ) and / or a quantum bit ( QUB ) includes the steps of resetting the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the nucleus-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG) using one of the quantum bit reset procedures described and the step of single or multiple manipulation of the quantum states of the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the nucleus-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG) using one of the quantum bit manipulation methods described and the step of storing the manipulation result using one of the methods described above for influencing the quantum state of a nuclear quantum dot depending on the quantum state of a quantum dot and the step of resetting the Quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the nucleus-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG) using one of the quantum bit reset methods described and reading back the stored manipulation results using one of the methods described above for influencing the quantum state of a quantum dot depending on the quantum state of a nuclear quantum dot and reading out the state of the Quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) and / or the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) by means of a method for quantum bit evaluation and / or a method for quantum computer result extraction.

QuantenhardwareQuantum hardware

QuantenbusQuantum bus

Der nun folgende Abschnitt ist von besonderer Bedeutung. In einem Quantencomputer werden nicht Ladungsträger, sondern Abhängigkeiten transportiert. Das ist insofern ungewöhnlich, als dass hier der absolute Zustand der Quantenbits in vielen Fällen irrelevant ist. Vielmehr spielen nun Abhängigkeiten, also Informationen, die Rolle der Ladungsträger. Für den Transport dieser Ladungsträger bedarf es eines Transportbusses für die Abhängigkeiten der Quanteninformationen untereinander. Dieser Transportbus wird im Folgenden als Quantenbus (QUBUS) bezeichnet und ist das entscheidende Element zur Verknüpfung mehrere Quantenpunkte mehrere Quantenbits untereinander. Über die Quantenpunkte der Quantenbits können dann die diesen Quantenbits zugeordneten Kernquantenpunkte erreicht werden, sodass Abhängigkeiten von einem Kernquantenpunkt über diesen Quantenbus zu einem anderen Kernquantenpunkt transportiert werden können. Dabei wird bevorzugt der Quantenbus als Kette von Quantenpunkten ausgeführt. Es handelt es sich also um ein bevorzugt, aber nicht notwendigerweise um eine streckenweise lineare Kette, die de facto eine Abhängigkeitsleitung darstellt. Die Quantenpunkte dieser Kette bilden ein großes Quantenregister. Es wird hierbei ausgenutzt, dass die Reichweite der Kopplungen der Quantenpunkte, also beispielsweise der NV-Zentren in Diamant untereinander größer ist als die der Kernquantenpunkte mit den Quantenpunkten.The following section is of particular importance. In a quantum computer, it is not charge carriers but dependencies that are transported. This is unusual in that the absolute state of the quantum bits is irrelevant in many cases. Rather, dependencies, i.e. information, now play the role of the charge carriers. For the transport of these load carriers, a transport bus is required for the interdependencies of the quantum information. This transport bus is referred to below as the quantum bus ( QUBUS ) and is the decisive element for linking several quantum dots and several quantum bits with one another. The nuclear quantum dots assigned to these quantum bits can then be reached via the quantum dots of the quantum bits, so that dependencies on a nuclear quantum dot arise via this quantum bus can be transported to another nuclear quantum dot. The quantum bus is preferably designed as a chain of quantum dots. It is therefore a preferred, but not necessarily a linear chain that de facto represents a dependency line. The quantum dots in this chain form a large quantum register. This makes use of the fact that the range of the couplings between the quantum dots, for example the NV centers in diamond, is greater than that of the nuclear quantum dots with the quantum dots.

Ein solcher Quantenbus (QUBUS) weist daher bevorzugt n Quantenbits (QUB1 bis QUBn), mit n als ganzer positiver Zahl, auf. Um einen Quantenbus (QUBUS) bilden zu können, muss n≥2 gelten. Beispielhaft nehmen wir an, dass der Quantenbus (QUBUS) ein erstes Kernquantenbit (CQUB1) aufweist und ein n-tes Kernquantenbit (CQUBn) aufweist. Das erste Kernquantenbit (CQUB1) sei dem ersten Quantenbit (QUB1) des Quantenbusses (QUBUS) beispielhaft zugeordnet. Das n-te Kernquantenbit (CQUBn) sei dem n-ten Quantenbit (QUBn) des Quantenbusses (QUBUS) beispielhaft zugeordnet. Dies ist nur ein Beispiel. Jedes Quantenbit der Quantenbits (QUB1 bis QUBn) des Quantenbusses (QUBUS) kann kein oder ein oder mehrere Kernquantenpunkte aufweisen. Genauso gut kann das hier beschriebene Quantenbusbeispiel auch nur einen Teilquantenbus eines größeren Quantenbusses (QUBUS) oder eines Quantenbusnetzwerks (QUNET) darstellen. Wir nehmen daher nur zur Vereinfachung an, dass sich das erste Quantenbit (QUB1) an einem Ende eines beispielhaft linearen verzweigungsfreien Quantenbusses befindet und dass sich an dem anderen Ende dieses beispielhaften Modellquantenbusses sich das n-te Quantenbit (QUBn) befindet. Komplexere Topologien des Quantenbusses sind ausdrücklich möglich und werden von der Beanspruchung mit umfasst. Insofern handelt es sich hier nur um ein Beispiel zur Verdeutlichung des Abhängigkeitstransports über den Quantenbus.Such a quantum bus ( QUBUS ) therefore preferably has n quantum bits ( QUB1 to QUBn ), with n as a whole positive number. To a quantum bus ( QUBUS ), n≥2 must apply. As an example, we assume that the quantum bus ( QUBUS ) a first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and has an n-th core quantum bit (CQUBn). The first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) be the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum bus ( QUBUS ) assigned as an example. Let the nth nuclear quantum bit (CQUBn) be the nth quantum bit ( QUBn ) of the quantum bus ( QUBUS ) assigned as an example. This is only an example. Each quantum bit of the quantum bits ( QUB1 to QUBn ) of the quantum bus ( QUBUS ) can have zero or one or more nuclear quantum dots. The quantum bus example described here can just as well be used for just a partial quantum bus of a larger quantum bus ( QUBUS ) or a quantum bus network (QUNET). We therefore only assume for the sake of simplicity that the first quantum bit ( QUB1 ) is located at one end of an exemplary linear, branch-free quantum bus and that the nth quantum bit is located at the other end of this exemplary model quantum bus ( QUBn ) is located. More complex topologies of the quantum bus are expressly possible and are covered by the load. In this respect, this is only an example to illustrate the transport of dependencies via the quantum bus.

Wir nummerieren zur besseren Klarheit der Beschreibung die n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) längs des eispielhaft als linear angenommenen Quantenbusses von 1 bis n durch.For better clarity of the description we number the n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) along the quantum bus assumed as linear by way of example from 1 to n.

Dabei ist ein j-tes Quantenbit (QUBj) ein beliebiges dieser n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) mit 1<j<n ist, das nur zu berücksichtigen ist wenn n>2 gilt.There is a jth quantum bit ( QUBj ) any of these n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) with 1 <j <n, which only needs to be taken into account if n> 2.

Jedes j-te Quantenbit (QUBj) besitzt ein Vorgängerquantenbit (QUB(j-1)) und ein Nachfolgerquantenbit (QUB(j+1)).Every jth quantum bit ( QUBj ) has a preceding quantum bit (QUB (j-1)) and a successor quantum bit (QUB (j + 1)).

Das erste Quantenbit (QUB1) bildet mit dem ersten Kernquantenbit (CQUB1) ein erstes Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG1).The first quantum bit ( QUB1 ) forms with the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) a first nucleus electron quantum register (CEQUREG1).

Das n-te Quantenbit (QUBn) bildet mit dem n-ten Kernquantenbit (CQUBn) ein n-tes Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREGn).The nth quantum bit ( QUBn ) forms with the nth nuclear quantum bit (CQUBn) an nth nuclear electron quantum register (CEQUREGn).

Das erste Quantenbit (QUB1) bildet nun mit dem zweiten Quantenbit (QUB2) ein erstes Elektron-Elektron-Quantenregister (QUREG1), das am Anfang des hier beispielhaft als linear angenommenen Quantenbusses liegt.The first quantum bit ( QUB1 ) now forms with the second quantum bit ( QUB2 ) a first electron-electron quantum register (QUREG1), which is at the beginning of the quantum bus assumed here as linear as an example.

Das n-te Quantenbit (QUBn) bildet mit dem (n-1)-ten Quantenbit (QUB(n-1)) ein (n-1)-tes Elektron-Elektron-Quantenregister (QUREG(n-1)), das am anderen Ende des Quantenbusses liegt.The nth quantum bit ( QUBn ) forms with the (n-1) th quantum bit (QUB (n-1)) an (n-1) th electron-electron quantum register (QUREG (n-1)), which is located at the other end of the quantum bus.

Zwischen diesen beiden Quantenregistern (QUREG1, QUREG(n-1)) befindet sich nun längs des Quantenbusses (QUBUS) eine Kette von Quantenregistern, die sich bevorzugt überlappen.Between these two quantum registers (QUREG1, QUREG (n-1)) there is now along the quantum bus ( QUBUS ) a chain of quantum registers that preferentially overlap.

Jedes der anderen n-2 Quantenbits wird zu besseren Klarheit nun im Folgenden als j-tes Quantenbit (QUBj) mit 1<j<n bezeichnet, wenn n>2 ist. Jedes dieser j-ten Quantenbits bildet dann mit seinem Vorgängerquantenbit (QUB(j-1)) ein (j-1)-tes Quantenregister (QUREG(j-1)). In gleicher Weise bildet jedes dieser j-ten Quantenbits mit seinem Nachfolgerquantenbit (QUB(j+1)) ein j-tes Quantenregister (QUREGj). Somit ergibt sich dann eine geschlossene Kette mit zwei Kern-Elektron-Quantenregistern (CEQUREG1, CEQUREGn) und n-1 Quantenregistern (QUREG1 bis QUREG(n-1)) zwischen dem ersten Kernquantenbit (CQUB1) und dem n-ten Kernquantenbit (CQUBn). Diese geschlossene Kette mit zwei Kern-Elektron-Quantenregistern (CEQUREG1, CEQUREGn) und n-1 Quantenregistern (QUREG1 bis QUREG(n-1)) zwischen dem ersten Kernquantenbit (CQUB1) und dem n-ten Kernquantenbit (CQUBn) ermöglicht dann den Transport von Abhängigkeiten zwischen den Kernquantenbits (CQUB1, CQUBn).Each of the other n-2 quantum bits is now referred to below as the jth quantum bit ( QUBj ) denotes 1 <j <n if n> 2. Each of these j-th quantum bits then forms a (j-1) -th quantum register (QUREG (j-1)) with its preceding quantum bit (QUB (j-1)). In the same way, each of these j-th quantum bits forms a j-th quantum register (QUREGj) with its successor quantum bit (QUB (j + 1)). This then results in a closed chain with two nuclear electron quantum registers (CEQUREG1, CEQUREGn) and n-1 quantum registers (QUREG1 to QUREG (n-1)) between the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and the n-th nuclear quantum bit (CQUBn). This closed chain with two nuclear electron quantum registers (CEQUREG1, CEQUREGn) and n-1 quantum registers (QUREG1 to QUREG (n-1)) between the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and the n-th core quantum bit (CQUBn) then enables the transport of dependencies between the core quantum bits ( CQUB1 , CQUBn).

An dieser Stelle erinnern wir uns nun, dass ein Quantenbit mit einer Mehrzahl von Kernquantenbits eine QuantenALU bilden kann. Das Quantenbit einer QuantenALU kann dann mittels eines solchen Quantenbusses mit dem Quantenbit einer anderen QuantenALU verbunden werden. Wie zuvor beschränken wir uns beispielhaft auf die direkte Verbindung zweier QuantenALUs durch eine Kette von Quantenregistern. Es ist offensichtlich, das komplexere Topologien mit Verzweigungen, Schleifen und mehreren QuantenALUs und Kernquantenbits möglich sind. Solche Vorrichtungen werden durch die Beanspruchung mit umfasst. Zur Vereinfachung nehmen wir für die Erläuterung wieder beispielhaft an, dass durch die Kette von Quantenregistern ein Quantenbus (QUBUS) mit n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) gebildet wird. Auch hierbei soll wieder n eine ganze positive Zahl, mit n≥2, darstellen. Der beispielhafte Quantenbus (QUBUS) soll beispielhaft eine erste QuantenALU (QUALU1) und eine n-te QuantenALU (QUALUn) aufweisen. Wie zuvor nummerieren wir zur besseren Klarheit die n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) des beispielhaften, einfachen Quantenbusses von 1 bis n durch. Das erste Quantenbit (QUB1) soll beispielhaft das Quantenbit (QUB1) der ersten QuantenALUs (QUALU1) sein und das n-te Quantenbit (QUBn) das Quantenbit (QUBn) der n-ten QuantenALUs (QUALUn). Die dazwischenliegenden Quantenbits werden zur Vereinfachung pauschal als j-tes Quantenbit (QUBj) bezeichnet, das somit ein beliebiges dieser n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) mit 1<j<n repräsentiert, das nur zu berücksichtigen ist, wenn n>2 gilt. Jedes j-te Quantenbit (QUBj) besitzt in diesem Beispiel ein Vorgängerquantenbit (QUB(j-1)) und ein Nachfolgerquantenbit (QUB(j+1)). Das erste Quantenbit (QUB1) bildet in diesem Beispiel mit dem zweiten Quantenbit (QUB2) ein erstes Elektron-Elektron-Quantenregister (QUREG1). Das n-te Quantenbit (QUBn) bildet in diesem Beispiel mit dem (n-1)-ten Quantenbit (QUB(n-1)) ein (n-1)-tes Elektron-Elektron-Quantenregister (QUREG(n-1)). Jedes der anderen n-2 Quantenbits, im Folgenden als j-tes Quantenbit (QUBj) mit 1<j<n bezeichnet, wenn n>2 ist, bildet in diesem Beispiel mit seinem Vorgängerquantenbit (QUB(j-1)) ein (j-1)-tes Quantenregister (QUREG(j-1)) und mit seinem Nachfolgerquantenbit (QUB(j+1)) ein j-tes Quantenregister (QUREGj). Hierdurch ergibt sich wieder eine geschlossene Kette von n-1 Quantenregistern (QUREG1 bis QUREG(n-1)) zwischen dem ersten Kernquantenbit (CQUB1) und dem n-ten Kernquantenbit (CQUBn). Somit wird der Transport von Abhängigkeiten zwischen den Kernquantenbits der QuantenALUs möglich. Zum Ersten kann der Transport der Abhängigkeiten innerhalb einer QuantenALU zwischen zwei Kernquantenbits dieser QuantenALU über das Quantenbit der QuantenALU erfolgen. Zum Zweiten kann der Transport der Abhängigkeiten zwischen dem Kernquantenbit einer QuantenALU und dem Kernquantenbit einer anderen QuantenALU über die Kette von Quantenregistern erfolgen. Hierdurch wird die Verschränkung aller Kernquantenbits miteinander möglich. Die Kernquantenbits dienen daher bevorzugt dem Quantenberechnungsvorgang während bevorzugt die Quantenpunkte dem Transport der Abhängigkeiten dienen.At this point we now remember that a quantum bit with a plurality of nuclear quantum bits can form a quantum ALU. The quantum bit of a quantum ALU can then be connected to the quantum bit of another quantum ALU by means of such a quantum bus. As before, we limit ourselves as an example to the direct connection of two quantum ALUs through a chain of quantum registers. It is obvious that more complex topologies with branches, loops and multiple quantum ALUs and core quantum bits are possible. Such devices are covered by the stress. For the sake of simplicity, we again assume for the explanation that the chain of Quantum registers a quantum bus ( QUBUS ) with n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) is formed. Here, too, n should represent a whole positive number, with n≥2. The exemplary quantum bus ( QUBUS ) should be an example of a first quantum ALU ( QUALU1 ) and have an n-th quantum ALU (QUALUn). As before, we number the n quantum bits for clarity ( QUB1 to QUBn ) of the exemplary, simple quantum bus from 1 to n. The first quantum bit ( QUB1 ) the quantum bit ( QUB1 ) of the first quantum ALUs ( QUALU1 ) and the nth quantum bit ( QUBn ) the quantum bit ( QUBn ) of the nth quantum ALUs (QUALUn). For the sake of simplicity, the intervening quantum bits are generally referred to as the jth quantum bit ( QUBj ), which means that any of these n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) is represented by 1 <j <n, which only needs to be taken into account if n> 2. Every jth quantum bit ( QUBj ) has a previous quantum bit (QUB (j-1)) and a successor quantum bit (QUB (j + 1)) in this example. The first quantum bit ( QUB1 ) in this example forms with the second quantum bit ( QUB2 ) a first electron-electron quantum register (QUREG1). The nth quantum bit ( QUBn ) in this example forms an (n-1) -th electron-electron quantum register (QUREG (n-1)) with the (n-1) th quantum bit (QUB (n-1)). Each of the other n-2 quantum bits, hereinafter referred to as the jth quantum bit ( QUBj ) denoted by 1 <j <n, if n> 2, in this example forms a (j-1) -th quantum register (QUREG (j-1)) with its preceding quantum bit (QUB (j-1)) and with its Successor quantum bit (QUB (j + 1)) a j-th quantum register (QUREGj). This again results in a closed chain of n-1 quantum registers (QUREG1 to QUREG (n-1)) between the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and the n-th nuclear quantum bit (CQUBn). This enables the transport of dependencies between the core quantum bits of the quantum ALUs. First, the dependencies within a quantum ALU can be transported between two core quantum bits of this quantum ALU via the quantum bit of the quantum ALU. Second, the transport of the dependencies between the core quantum bit of a quantum ALU and the core quantum bit of another quantum ALU can take place via the chain of quantum registers. This makes it possible to entangle all nuclear quantum bits with one another. The core quantum bits are therefore preferably used for the quantum calculation process, while the quantum dots are preferably used to transport the dependencies.

Wie bereits erwähnt weist der vorgeschlagene Quantenbus lineare Abschnitte (25) und/oder eine Verzweigung (27) und/oder einen Knick (26) oder eine Schleife (28) auf. As already mentioned, the proposed quantum bus has linear sections ( 25th ) and / or a branch ( 27 ) and / or a kink ( 26th ) or a loop ( 28 ) on.

Bevorzugt wird der Quantenbus mit Mitteln (HD1 bis HDn, HS1 bis HSn, and HD1 bis VDn, VS1 bis VSn, CBA, CBB, µC) versehen, um den Spin der Elektronenkonfiguration des n-ten Quantenpunkts (NVn) der n-ten QuantenAlu (QUALUn) und/oder den Kernspin eines Kernquantenpunkts (Cln) der n-ten QuantenAlu (QUALUn) in Abhängigkeit von der Elektronenkonfiguration des ersten Quantenpunkts (NV1) der ersten QuantenAlu (QUALU1) und/oder den Kernspin eines Kernquantenpunkts (CI1) der ersten QuantenAlu (QUALUn) mit Hilfe von Quantenbits der n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) zu ändern.The quantum bus with funds ( HD1 up to HDn, HS1 to HSn, and HD1 to VDn, VS1 to VSn, CBA , CBB , µC) to determine the spin of the electron configuration of the nth quantum dot (NVn) of the nth quantum aluminum (QUALUn) and / or the nuclear spin of a nuclear quantum dot (Cln) of the nth quantum aluminum (QUALUn) depending on the electron configuration of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum aluminum ( QUALU1 ) and / or the nuclear spin of a nuclear quantum dot ( CI1 ) the first quantum aluminum (QUALUn) with the help of quantum bits of the n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) to change.

QuantenbusbetriebQuantum bus operation

Zu dem zuvor beschriebenen Quantenbus (QUBUS), der dem Transport von Abhängigkeiten zwischen den Kernquantenpunkten der Kernquantenbits bzw. den Kernquantenpunkten der QuantenALUs dient, die über Quantenpunkte der zugehörigen Quantenbits an den Quantenbus angeschlossen sind, gehört ein Verfahren zum Betrieb eines solchen Quantenbusses. Da die QuantenALUs aus Kern-Elektron-Quantenregistern (CEQUREG) bestehen, ist es ausreichend, den Transport an einem einfachen Beispiel zu beschreiben. Die möglichen, komplexeren Quantenbus-Topologien mit Verzweigungen und Ringen von Quantenpunkt-Ketten aus verketteten Zweibit-Quantenregistern (QUREG) sind ausdrücklich von der Beanspruchung miteingeschlossen. Das Verfahren zum Betreiben eines solchen Quantenbusses (QUBUS) ist bevorzugt ein Verfahren zum Austausch, insbesondere Spin-Austausch, der Quanteninformation, insbesondere der Spin-Information, des j-ten Quantenpunkts (NVj) eines j-ten Quantenbits (QUBj) mit der Quanteninformation, insbesondere der Spin-Information des (j+1)-ten Quantenpunkt (NV(j+1)) des nachfolgenden (j+1)-ten Quantenbits (QUB(j+1)) eines Quantenbusses (QUBUS). Hierbei steht der j-te Quantenpunkt (NVj) eines j-ten Quantenbits (QUBj) beispielhaft für einen Quantenpunkt der Kette von Quantenpunkten des Quantenbusses. Das Verfahren basiert auf der Durchführung einer Elektron-Elektron-CNOT-Operation, wie zuvor beschrieben. Dabei wird die Elektron-Elektron-CNOT-Operation mit dem j-ten Quantenbit (QUBj) als erstes Quantenbit (QUB1) der Elektron-Elektron-CNOT-Operation und mit dem (j+1)-ten Quantenbit (QUB(j+1)) als zweites Quantenbit (QUB2) der Elektron-Elektron-CNOT-Operation durchgeführt. Zusammengefasst handelt es sich also um nichts anderes als die Anwendung einer Elektron-Elektron-CNOT-Operation auf ein Quantenpunktpaar von Quantenpunkten des Quantenbusses (QUBUS).To the quantum bus described above ( QUBUS ), which serves to transport dependencies between the nuclear quantum dots of the nuclear quantum bits or the nuclear quantum dots of the quantum ALUs, which are connected to the quantum bus via quantum dots of the associated quantum bits, is a method for operating such a quantum bus. Since the quantum ALUs from nuclear electron quantum registers ( CEQUREG ) exist, it is sufficient to describe the transport using a simple example. The possible, more complex quantum bus topologies with branches and rings of quantum dot chains from concatenated two-bit quantum registers ( QUREG ) are expressly included in the use. The procedure for operating such a quantum bus ( QUBUS ) a method for the exchange, in particular spin exchange, of the quantum information, in particular the spin information, of the jth quantum dot (NVj) of a jth quantum bit is preferred ( QUBj ) with the quantum information, in particular the spin information of the (j + 1) th quantum dot (NV (j + 1)) of the subsequent (j + 1) th quantum bit (QUB (j + 1)) of a quantum bus ( QUBUS ). The j-th quantum dot (NVj) of a j-th quantum bit ( QUBj ) exemplary for a quantum dot of the chain of quantum dots of the quantum bus. The method is based on performing an electron-electron CNOT operation as described above. The electron-electron-CNOT operation with the j-th quantum bit ( QUBj ) as the first quantum bit ( QUB1 ) of the electron-electron CNOT operation and with the (j + 1) th quantum bit (QUB (j + 1)) as the second quantum bit ( QUB2 ) performed the electron-electron-CNOT operation. In summary, it is nothing more than the application of an electron-electron-CNOT operation to a pair of quantum dots of the quantum bus ( QUBUS ).

Mit Hilfe dieser Operation kann bereits der Transport von Abhängigkeiten über den Quantenbus (QUBUS) sichergesellt werden. Es fehlt aber noch die Ankopplung der Kernquantenpunkte an die Kette von Quantenpunkten. Dies geschieht nun mit dem nachfolgenden Verfahren.With the help of this operation, the transport of dependencies via the quantum bus ( QUBUS ) must be ensured. However, the coupling of the nuclear quantum dots to the chain of quantum dots is still missing. This is now done with the following procedure.

Hierzu geben wir hier ein beispielhaftes Verfahren zum Verschränken des beispielhaft gewählten ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) mit dem beispielhaft gewählten ersten Kernquantenpunkt (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) eines Quantenbusses (QUBUS) an. Ein erster Schritt dieses Verfahrens ist das Durchführen einer Elektron-Kern-Austausch-Operation, insbesondere einer Kern-Elektron-Entenglement-Operation, wie oben beschrieben. Dabei sind das erste Quantenbit (QUB1) das Quantenbit (QUB) der besagten Elektron-Kern-Austausch-Operation und das erste Kernquantenbit (CQUB1) das Kernquantenbit (CQUB) der besagten Elektron-Kern-Austausch-Operation. Hierbei stehen das erste Quantenbit (QUB1) beispielhaft für ein beliebiges erstes Quantenbit des Quantenbusses (QUBUS) und das das erste Kernquantenbit (CQUB1) für ein beliebiges Kernquantenbit des Quantenbusses (QUBUS), das mit dem ersten Quantenbit (QUB1) wechselwirken kann. Mit Hilfe dieser Operation kann somit nun auch die Ankopplung der Kernquantenpunkte an die Kette von Quantenpunkten sichergestellt werden.To this end, we give an exemplary method for entangling the first quantum dot chosen as an example ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) with the first nuclear quantum dot chosen as an example ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) of a quantum bus ( QUBUS ) at. A first step of this method is to carry out an electron-nucleus exchange operation, in particular a nucleus-electron-entanglement operation, as described above. The first quantum bit ( QUB1 ) the quantum bit ( QUB ) the said electron-nucleus exchange operation and the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) the nuclear quantum bit ( CQUB ) the said electron-nucleus exchange operation. The first quantum bit ( QUB1 ) exemplary for any first quantum bit of the quantum bus ( QUBUS ) and that the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) for any nuclear quantum bit of the quantum bus ( QUBUS ), the one with the first quantum bit ( QUB1 ) can interact. With the help of this operation, the coupling of the nuclear quantum dots to the chain of quantum dots can be ensured.

Es ist aber auch das Ziel, die Quanteninformation eines Kernquantenbits in Abhängigkeit von einem anderen Kernquantenbit, das ebenfalls über den Quantenbus (QUBUS) erreichbar ist, zu verändern.But it is also the goal to transfer the quantum information of a nuclear quantum bit as a function of another nuclear quantum bit, which is also transmitted via the quantum bus ( QUBUS ) is achievable to change.

Hierzu geben wir hier ein weiteres beispielhaftes Verfahren zum Verschränken des beispielhaft gewählten n-ten Quantenpunkts (NVn) des n-ten Quantenbits (QUBn) mit dem ebenfalls beispielhaft gewählten n-ten Kernquantenpunkt (Cln) des n-ten Kernquantenbits (CQUBn) eines Quantenbusses (QUBUS) an. Es handelt sich also um die Anwendung des unmittelbar zuvor beschriebenen Verfahrens auf das n-te Quantenbit (QUBn) und das n-te Kern-Quantenbit (CQUBn) statt des ersten Quantenbits (QUB1) und des ersten Kernquantenbits (CQUB1). Hierbei stehen das n-te Quantenbit (QUBn) beispielhaft für ein beliebiges weiteres Quantenbit des Quantenbusses (QUBUS) und das das n-te Kernquantenbit (CQUBn) für ein beliebiges weiteres Kernquantenbit des Quantenbusses, das mit dem n-ten Quantenbit (QUBn) wechselwirken kann. Wichtig ist für das hier diskutierte Beispiel nur, dass das erste Quantenbit (QUB1) vom n-ten Quantenbit (QUBn) und dass das erste Kernquantenbit (CQUB1) vom n-ten Kernquantenbit (CQUBn) verschieden sind. Zum besseren Verständnis wurden die Indices 1 und n als willkürliches Beispiel gewählt. Es hätten auch die Indices i und j mit i≠j statt 1 und n gewählt werden können. Das Verfahren umfasst dann das Durchführen einer Elektron-Kern-Austausch-Operation, insbesondere eine Kern-Elektron-Entenglement-Operation, wie oben beschrieben. Dabei stellt das n-te Quantenbit (QUBn) das Quantenbit (QUB) der besagten Elektron-Kern-Austausch-Operation und das n-te Kernquantenbit (CQUBn) das Kernquantenbit (CQUB) der besagten Elektron-Kern-Austausch-Operation dar. Somit ist nun auch die Anbindung des Weiteren Kernquantenpunkts an den Quantenbus möglich. Wir nehmen nun an, dass eine Kette von n Quantenpunkten den ersten Quantenpunkt (NV1) und damit das erste Quantenbit (QUB1) mit dem n-ten Quantenpunkt (NVn) und damit mit dem n-ten Quantenbit (QUBn) verbindet. Der Quantenbus kann darüber hinaus weitere Quantenbits und weitere Kernquantenbits umfassen, die hier beispielhaft nicht weiter betrachtet werden.To this end, we give here another exemplary method for entangling the n-th quantum dot (NVn) selected as an example of the n-th quantum bit ( QUBn ) with the n-th nuclear quantum dot (Cln) of the n-th nuclear quantum bit (CQUBn) of a quantum bus ( QUBUS ) at. It is therefore a matter of applying the procedure described immediately above to the nth quantum bit ( QUBn ) and the n-th core quantum bit (CQUBn) instead of the first quantum bit ( QUB1 ) and the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ). The nth quantum bit ( QUBn ) exemplary for any further quantum bit of the quantum bus ( QUBUS ) and the n-th core quantum bit (CQUBn) for any further core quantum bit of the quantum bus that is connected to the n-th quantum bit ( QUBn ) can interact. For the example discussed here, it is only important that the first quantum bit ( QUB1 ) from the nth quantum bit ( QUBn ) and that the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) are different from the n-th nuclear quantum bit (CQUBn). For a better understanding, the indices 1 and n chosen as an arbitrary example. The indices i and j could also have been chosen with i ≠ j instead of 1 and n. The method then includes performing an electron-nucleus exchange operation, in particular a nucleus-electron-entanglement operation, as described above. The nth quantum bit ( QUBn ) the quantum bit ( QUB ) of the said electron-nucleus exchange operation and the n-th nuclear quantum bit (CQUBn) the nuclear quantum bit ( CQUB ) of the said electron-nucleus exchange operation. Thus, the connection of the further nuclear quantum dot to the quantum bus is now also possible. We now assume that a chain of n quantum dots contains the first quantum dot ( NV1 ) and thus the first quantum bit ( QUB1 ) with the nth quantum dot (NVn) and thus with the nth quantum bit ( QUBn ) connects. The quantum bus can also include further quantum bits and further core quantum bits, which are not considered further here by way of example.

Bevor der beispielhafte erste Kernquantenpunkt (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) mit dem beispielhaften n-ten Kernquantenpunkt (Cln) des n-ten Kernquantenbits (CQUBn) verschränkt werden kann, werden die Quantenpunkte der Kette der Quantenpunkte des Quantenbusses (QUBUS) zwischen diesen beiden Kernquantenpunkten und ggf. weitere Quantenpunkte bevorzugt zurückgesetzt. Das Verfahren zum Verschränken des ersten Kernquantenbits (CQUB1) mit dem n-ten Kernquantenbit (CQUBn) eines Quantenbusses (QUBUS) umfasst daher ggf. das vorausgehende Löschen der n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) des Quantenbusses (QUBUS), insbesondere mittels eines Quantenbit-Rücksetzverfahrens, zur Initialisierung des Quantenbusses (QUBUS). Anschließend erfolgt das Verschränken des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) mit dem ersten Kernquantenpunkt (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) des Quantenbusses (QUBUS), insbesondere durch Anwendung des zuvor beschriebenen Verfahrens zum Verschränken des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) mit dem ersten Kernquantenpunkt (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) eines Quantenbusses (QUBUS). Durch diese Operation wird die Änderungsinformation auf das erste Quantenbit (QUB1) des Quantenbusses (QUBUS) gelegt. Die Änderungsinformation kann nun vom erste Quantenbit (QUB1) des Quantenbusses (QUBUS) zum anderen Ende des Quantenbusses (QUBUS) transportiert werden. Dies geschieht durch anschließendes wiederholtes Ausführen des folgenden Schrittes bis alle n-1 Quantenpunkte (NV2 bis NVn) mit ihrem Vorgängerquantenpunkt (NV1 bis NV(n-1)) und damit mit dem ersten Kernquantenpunkt (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) verschränkt sind.Before the exemplary first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) can be entangled with the exemplary n-th nuclear quantum dot (Cln) of the n-th nuclear quantum bit (CQUBn), the quantum dots of the chain of quantum dots of the quantum bus ( QUBUS ) between these two nuclear quantum dots and possibly further quantum dots are preferably reset. The procedure for entangling the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) with the n-th core quantum bit (CQUBn) of a quantum bus ( QUBUS ) therefore includes the prior deletion of the n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) of the quantum bus ( QUBUS ), in particular by means of a quantum bit reset process, to initialize the quantum bus ( QUBUS ). Then the entanglement of the first quantum dot takes place ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) with the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) of the quantum bus ( QUBUS ), in particular by using the method described above for entangling the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) with the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) of a quantum bus ( QUBUS ). This operation transfers the change information to the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum bus ( QUBUS ) placed. The change information can now be from the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum bus ( QUBUS ) to the other end of the quantum bus ( QUBUS ) be transported. This is done by then repeating the following step until all n-1 quantum dots ( NV2 to NVn) with its predecessor quantum dot ( NV1 to NV (n-1)) and thus with the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) are entangled.

Hierzu wird beginnend mit dem ersten Quantenpunkt (QUB1) des Quantenbusses (QUBUS) für alle nachfolgenden Quantenbits (QUBj) der folgende Schritt ausgeführt, wobei mit jeder Schrittausführung der Index j um 1 erhöht wird, bis j=n erreicht ist. Dieser folgende Schritt beinhaltet das Verschränken des j-ten Quantenpunkts (NVj) eines j-ten Quantenbits (QUBj) mit dem (j+1)-ten Quantenpunkt (NV(j+1)) des nachfolgenden (j+1)-ten Quantenbits (QUB(j+1)) des Quantenbusses (QUBUS). Bei der ersten Anwendung dieses Schrittes wird logischer Weise j=1 gewählt, um den ersten Quantenpunkt (NV1) mit dem zweiten Quantenpunkt (NV2) zu verschränken. Bei den folgenden Anwendungen dieses Schrittes bis zum Erreichen der zuvor benannten Schleifenabbruchbedingung von j=n wird nach der Durchführung des Schrittes der neue Index j um eine erhöht mit j=j+1 gewählt und der j-te Quantenpunkt (NVj) mit dem (j+1)-ten Quantenpunkt (NV(j+1)) verschränkt. Bei dem Verfahren, das in jedem dieser Schritte angewendet wird, handelt es sich bevorzugt um das oben beschriebene Verfahren zum Austausch, insbesondere Spin-Austausch, der Quanteninformation, insbesondere der Spin-Information, des j-ten Quantenpunkts (NVj) eines j-ten Quantenbits (QUBj) mit der Quanteninformation, insbesondere der Spin-Information, des (j+1)-ten Quantenpunkts (NV(j+1)) des nachfolgenden (j+1)-ten Quantenbits (QUB(j+1)) eines Quantenbusses (QUBUS). Anschließend erfolgt ein erneutes wiederholtes Ausführen des Schrittes bis alle n-1 Quantenpunkte (NV2 bis NVn) mit ihrem Vorgängerquantenpunkt (NV1 bis NV(n-1)) und damit mit der Quanteninformation des ersten Kernquantenpunkts (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) verschränkt sind,To do this, starting with the first quantum dot ( QUB1 ) of the quantum bus ( QUBUS ) for all subsequent quantum bits ( QUBj ) the following step is carried out, whereby the index j is increased by 1 with each step execution until j = n is reached. This following step involves entangling the jth quantum dot (NVj) of a jth quantum bit ( QUBj ) with the (j + 1) th quantum dot (NV (j + 1)) of the subsequent (j + 1) th quantum bit (QUB (j + 1)) of the quantum bus ( QUBUS ). The first time this step is applied, j = 1 is logically chosen to generate the first quantum dot ( NV1 ) with the second quantum dot ( NV2 ) to entangle. In the following applications of this step until the previously named loop termination condition of j = n is reached, the new index j is incremented by one with j = j + 1 and the j-th quantum dot (NVj) with the (j +1) th quantum dot (NV (j + 1)) entangled. The method that is used in each of these steps is preferably the method described above for exchanging, in particular spin exchange, the quantum information, in particular the spin information, of the j-th quantum dot (NVj) of a j-th Quantum bits ( QUBj ) with the quantum information, in particular the spin information, of the (j + 1) th quantum dot (NV (j + 1)) of the subsequent (j + 1) th quantum bit (QUB (j + 1)) of a quantum bus ( QUBUS ). Then the step is repeated again until all n-1 quantum dots ( NV2 to NVn) with its predecessor quantum dot ( NV1 to NV (n-1)) and thus with the quantum information of the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) are entangled,

Auf diese Weise wird die Änderungsinformation nun von dem ersten Quantenpunkt (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) über die anderen Quantenpunkte (NV2 bis NV(n-1)) des Quantenbusses (QUBUS) bis zum n-ten Quantenpunkt (NVn) des n-ten Quantenbits (QUBn) des Quantenbusses (QUBn) transportiert. Nun verbleibt die Aufgabe eine abschließende Verschränkung der Quanteninformation des n-ten Quantenpunkts (NVn) des n-ten Quantenbits (QUBn) mit der Quanteninformation des n-ten Kernquantenpunkts (Cln) des n-ten Kernquantenbits (CQUBn) vorzunehmen, um den Transport der Änderungsinformation abzuschließen.In this way the change information is now taken from the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) over the other quantum dots ( NV2 to NV (n-1)) of the quantum bus ( QUBUS ) to the nth quantum dot (NVn) of the nth quantum bit ( QUBn ) of the quantum bus ( QUBn ) transported. Now the task remains a final entanglement of the quantum information of the nth quantum dot (NVn) of the nth quantum bit ( QUBn ) with the quantum information of the n-th nuclear quantum dot (Cln) of the n-th nuclear quantum bit (CQUBn) to complete the transport of the change information.

Es folgt daher das zeitlich anschließende Verschränken des n-ten Quantenpunkts (NVn) des n-ten Quantenbits (QUBn) mit dem n-ten Kernquantenpunkt (Cln) des n-ten Kernquantenbits (CQUBn) des Quantenbusses (QUBUS), insbesondere durch Anwendung eines Verfahren zum Verschränken des n-ten Quantenpunkts (NVn) des n-ten Quantenbits (QUBn) mit dem n-ten Kernquantenpunkt (Cln) des n-ten Kernquantenbits (CQUBn) eines Quantenbusses (QUBUS).This is followed by the entanglement of the n-th quantum dot (NVn) of the n-th quantum bit ( QUBn ) with the n-th nuclear quantum dot (Cln) of the n-th nuclear quantum bit (CQUBn) of the quantum bus ( QUBUS ), in particular by using a method for entangling the n-th quantum dot (NVn) of the n-th quantum bit ( QUBn ) with the n-th nuclear quantum dot (Cln) of the n-th nuclear quantum bit (CQUBn) of a quantum bus ( QUBUS ).

Es ist nun sinnvoll, die Verschränkung ggf. noch einmal in die andere Richtung zu transportieren. Hierzu wird ggf. der folgende Schritt der Verschränkung der Quanteninformation, insbesondere des Spin-Austauschs, des j-ten Quantenpunkts (NVj) eines j-ten Quantenbits (QUBj) mit dem (j+1)-ten Quantenpunkt (NV(j+1)) des nachfolgenden (j+1)-ten Quantenbits (QUB(j+1)) des Quantenbusses (QUBUS) mehrfach ausgeführt. Bei der ersten Anwendung dieses Schrittes wird nun, da es zurückgehen soll, j=n gewählt. Bei den folgenden Anwendungen dieses Schrittes wird mit jedem Schritt im Vergleich zum vorhergehenden Schritt bis zum Erreichen der zuvor benannten Schleifenabbruchbedingung von j=1 der neue Index mit j=j-1 gewählt. Nachdem dann die Änderungsinformation vom n-ten Quantenbit (QUBn) zum ersten Quantenbit (QUB1) zurücktransportiert wurde, wird der erste Quantenpunkt (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) nun mit dem ersten Kernquantenpunkt (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) verschränkt. Es erfolgt eine Verschränkung der Quanteninformation, insbesondere ein Spin-Austausch, des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) mit der Quanteninformation des ersten Kernquantenpunkt (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) des Quantenbusses (QUBUS).It makes sense to transport the entanglement again in the other direction if necessary. For this purpose, the following step of entangling the quantum information, in particular the spin exchange, of the jth quantum dot (NVj) of a jth quantum bit ( QUBj ) with the (j + 1) th quantum dot (NV (j + 1)) of the subsequent (j + 1) th quantum bit (QUB (j + 1)) of the quantum bus ( QUBUS ) executed several times. The first time this step is used, since it should go back, j = n is chosen. In the following applications of this step, the new index with j = j-1 is selected with each step compared to the previous step until the previously named loop termination condition of j = 1 is reached. After the change information from the nth quantum bit ( QUBn ) to the first quantum bit ( QUB1 ) has been transported back, the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) now with the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) crossed. The quantum information is entangled, in particular a spin exchange, of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) with the quantum information of the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) of the quantum bus ( QUBUS ).

Ggf. erfolgt ein abschließendes Löschen der n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) des Quantenbusses (QUBUS).Possibly. the n quantum bits are then finally deleted ( QUB1 to QUBn ) of the quantum bus ( QUBUS ).

Nun sei hier ein weiteres Verfahren zum Verschränken des ersten Kernquantenbits (CQUB1) mit dem n-ten Kernquantenbit (CQUBn) eines Quantenbusses (QUBUS) angegeben. Bei diesem weiteren Verfahren erfolgt zuerst ggf. ein vorausgehendes Löschen der n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) des Quantenbusses (QUBUS) zur Initialisierung des Quantenbusses (QUBUS). Ggf. erfolgt auch zuvor ein vorausgehendes Löschen des ersten Kernquantenbits (CQUB1) und/oder ein vorausgehendes Löschen des n-ten Kernquantenbits (CQUBn). Sofern dieser Löschvorgang Quantenbits der n Quantenbits des Quantenbusses modifiziert haben sollte ist es ggf. sinnvoll nochmals ein vorausgehendes nochmaliges Löschen des ersten Quantenbits (QUB1) und des n-ten Quantenbits bis QUBn) des Quantenbusses (QUBUS) zur Initialisierung des Quantenbusses (QUBUS) durchzuführen.Now let us consider another method for entangling the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) with the n-th core quantum bit (CQUBn) of a quantum bus ( QUBUS ) specified. In this further procedure, the n quantum bits are first erased if necessary ( QUB1 to QUBn ) of the quantum bus ( QUBUS ) to initialize the quantum bus ( QUBUS ). Possibly. the first nuclear quantum bit is also erased beforehand ( CQUB1 ) and / or a previous erasure of the n-th nuclear quantum bit (CQUBn). If this deletion process has modified the quantum bits of the n quantum bits of the quantum bus, it may be useful to delete the first quantum bit again beforehand ( QUB1 ) and the n-th quantum bit to QUBn ) of the quantum bus ( QUBUS ) to initialize the quantum bus ( QUBUS ).

Es erfolgt dann bevorzugt das Durchführen eines Hadamard-Gates mit dem ersten Quantenbit (QUB1) als Quantenbit (QUB) des besagten Hadamard-Gates und das Durchführen einer Elektron-Kern- CNOT-Operation mit dem mit dem ersten Quantenbit (QUB1) und dem ersten Kernquantenbit (CQUB1). Nun wird die Änderungsinformation, die mit dem letzten Schritt auf den Quantenbus (QUBUS) gelegt wurde, über den Quantenbus (QUBUS) transportiert. Hierzu erfolgt ein wiederholtes Ausführen des folgenden Schrittes bis alle n-1 Quantenpunkte (NV2 bis NVn) mit ihrem Vorgängerquantenpunkt (NV1 bis NV(n-1)) verschränkt sind. Dieser folgende Schritt ist dabei das Verschränken des j-ten Quantenpunkts (NVj) eines j-ten Quantenbits (QUBj) mit dem (j+1)-ten Quantenpunkt (NV(j+1)) des nachfolgenden (j+1)-ten Quantenbits (QUB(j+1)) des Quantenbusses (QUBUS), insbesondere mittels eines Elektron-Elektron-CNOTs, wie zuvor beschrieben. Bei der ersten Anwendung dieses Schrittes wird wieder j=1 gewählt. Bei den folgenden Anwendungen dieses Schrittes bis zum Erreichen der zuvor benannten Schleifenabbruchbedingung von j=n wird in jedem neuen Schritt der neue Index dann wieder mit j=j+1 gewählt. Hierdurch werden dann alle n Quantenpunkte (NV1 bis NVn) des Quantenbusses (QUBUS) miteinander verschränkt.A Hadamard gate is then preferably carried out with the first quantum bit ( QUB1 ) as a quantum bit ( QUB ) of said Hadamard gate and performing an electron-nucleus CNOT operation with the one with the first quantum bit ( QUB1 ) and the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ). The change information that was transferred to the quantum bus with the last step ( QUBUS ) was placed over the quantum bus ( QUBUS ) transported. To do this, the following step is repeated until all n-1 quantum dots ( NV2 to NVn) with its predecessor quantum dot ( NV1 to NV (n-1)) are entangled. This following step is the entanglement of the jth quantum dot (NVj) of a jth quantum bit ( QUBj ) with the (j + 1) th quantum dot (NV (j + 1)) of the subsequent (j + 1) th quantum bit (QUB (j + 1)) of the quantum bus ( QUBUS ), especially by means of an electron-electron CNOT, as previously described. The first time this step is used, j = 1 is chosen again. In the subsequent applications of this step until the previously named loop termination condition of j = n is reached, the new index is then selected again with j = j + 1 in each new step. As a result, all n quantum dots ( NV1 to NVn) of the quantum bus ( QUBUS ) entangled with each other.

Um nun auch den n-ten Kernquantenpunkt (Cln) mit den n Quantenpunkten (QUB1 bis QUBn) des Quantenbusses (QUBUS) zu verschränken, erfolgt dann die Durchführung einer Elektron-Kern- CNOT-Operation mit dem mit dem n-ten Quantenbit (QUBn) und dem n-ten Kernquantenbit (CQUBn). Als Ergebnis sind dann der erste Kernquantenpunkt (NV1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) mit dem n-ten Kernquantenpunkt (NVn) des n-ten Kernquantenbits (CQUBn) verschränkt. Ggf. sollten Quantenpunkte (NV1 bis NVn) der Quantenbits (QUB1 bis QUBn) des Quantenbusses (QUBUS) dann wieder mittels „grünem Licht“ zurückgesetzt werden.In order to now also have the n-th nuclear quantum dot (Cln) with the n quantum dots ( QUB1 to QUBn ) of the quantum bus ( QUBUS ), an electron-nucleus CNOT operation is then carried out with the one with the nth quantum bit ( QUBn ) and the n-th nuclear quantum bit (CQUBn). As a result, the first nuclear quantum dot ( NV1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) entangled with the n-th nuclear quantum dot (NVn) of the n-th nuclear quantum bit (CQUBn). Possibly. should quantum dots ( NV1 to NVn) of the quantum bits ( QUB1 to QUBn ) of the quantum bus ( QUBUS ) can then be reset using the "green light".

QuantencomputerQuantum computer

Ein Quantencomputer, der in der Lage ist, die oben beschriebenen Verfahren auszuführen, zeichnet sich dadurch aus, dass er zumindest eine Steuervorrichtung (µC) und zumindest eine Lichtquelle (LED) umfasst. Die Lichtquelle, die bevorzugt zur Erzeugung des „grünen Lichts“ zum Zurücksetzen der Quantenpunkte (NV1 bis NVn) der Quantenbits (QUB1 bis QUBn) des Quantenbusses (QUBUS) dient, kann insbesondere eine LED und/oder ein Laser und/oder ein durchstimmbarer Laser sein. Um die zumindest eine Lichtquelle betreiben zu können, umfasst der Quantencomputer bevorzugt zumindest einen Lichtquellentreiber (LEDDR). Ein Quantencomputer, wie er hier vorgeschlagen wird umfasst bevorzugt zumindest eine der folgenden quantenbasierenden Teilvorrichtungen wie ein oder bevorzugt mehrere Quantenbit (QUB) und/oder ein oder bevorzugt mehrere Quantenregister (QUREG) und/oder ein oder bevorzugt mehrere Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG), und/oder ein oder mehrere Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) und/oder eine oder mehrere Anordnung von Quantenpunkten (NV) und/oder einen oder mehrere Quantenbusse (QUBUS).A quantum computer that is able to carry out the methods described above is characterized in that it has at least one control device ( µC ) and at least one light source ( LED ) includes. The light source that is preferred to generate the "green light" to reset the quantum dots ( NV1 to NVn) of the quantum bits ( QUB1 to QUBn ) of the quantum bus ( QUBUS ) serves, in particular a LED and / or a laser and / or a tunable laser. In order to be able to operate the at least one light source, the quantum computer preferably comprises at least one light source driver ( LEDDR ). A quantum computer as proposed here preferably comprises at least one of the following quantum-based partial devices such as one or preferably several quantum bits ( QUB ) and / or one or preferably several quantum registers ( QUREG ) and / or one or preferably several nuclear electron quantum registers ( CEQUREG ), and / or one or more nucleus-electron-nucleus-electron quantum registers (CECEQUREG) and / or one or more arrangements of quantum dots ( NV ) and / or one or more quantum buses ( QUBUS ).

Die zumindest eine Lichtquelle (LED) wird bevorzugt von dem zumindest einen Lichtquellentreiber (LEDDR) zeitweise in Abhängigkeit von einem Steuersignal der Steuervorrichtung (µC) mit elektrischer Energie versorgt.The at least one light source ( LED ) is preferred by the at least one light source driver ( LEDDR ) temporarily depending on a control signal from the control device ( µC ) supplied with electrical energy.

Die mindestens eine Lichtquelle (LED) ist bevorzugt dazu geeignet und/oder bestimmt, mindestens einen Teil der Quantenpunkte (NV) zurückzusetzen. Bevorzugt zeigt es sich darin, dass die Lichtquelle (LED) dazu geeignet und/oder bestimmt ist, einen oder mehrere Quantenpunkte mit „grünem Licht“ zu bestrahlen.The at least one light source ( LED ) is preferably suitable and / or intended for at least some of the quantum dots ( NV ) reset. It is preferred that the light source ( LED ) is suitable and / or intended to irradiate one or more quantum dots with “green light”.

Bevorzugt zeichnet sich der Quantencomputer (QC) dadurch aus, dass er zumindest einen Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis insbesondere zur Ansteuerung der Quantenbits und/oder Kernquantenbits und/oder Quantenregister und/oder Elektron-Kern-Quantenregister umfasst. Bevorzugt umfasst ein solcher Quantencomputer zumindest eine der folgenden quantenbasierenden Teilvorrichtungen wie ein oder mehrere Quantenbits (QUB) und/oder ein oder mehrere Quantenregister (QUREG) und/oder ein oder mehrere Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) und/oder ein oder mehrere Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) und/oder eine oder mehrere Anordnungen von Quantenpunkten (NV) und/oder einen oder mehrere Quantenbusse (QUBUS). Bevorzugt weist dabei der mindestens eine Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis Mittel auf, die einzeln oder zu mehreren in Gemeinschaft dazu eingerichtet und geeignet sind, zumindest eines der zuvor beschriebenen Verfahren, insbesondere der Verfahrensgruppen Elektron-Kern-Austausch-Operation und/oder Quantenbit-Rücksetzverfahren und/oder Kern-Elektron-Quantenregister-Rücksetzverfahren und/oder Quantenbit-Mikrowellenansteuerverfahren und/oder Kern-Elektron-Quantenregister-Radiowellenansteuerverfahren und/oder Kernquantenbit-Radiowellenansteuerverfahren und/oder Kern-Kern-Quantenregister-Radiowellenansteuerverfahren und/oder selektives Quantenbit-Ansteuerverfahren und/oder selektives Quantenregisteransteuerverfahren und/oder Quantenbit-Bewertung und/oder Quantencomputerergebnisextraktion und/oder Quantum-Computing durchzuführen und/oder einen Quantenbusbetrieb, wie zuvor beschrieben, auszuführen.The quantum computer ( QC ) characterized in that it comprises at least one circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit, in particular for controlling the quantum bits and / or core quantum bits and / or quantum register and / or electron-core quantum register. Such a quantum computer preferably comprises at least one of the following quantum-based sub-devices such as one or more quantum bits ( QUB ) and / or one or more quantum registers ( QUREG ) and / or one or more nuclear electron quantum registers ( CEQUREG ) and / or one or more nucleus-electron-nucleus-electron quantum registers (CECEQUREG) and / or one or more arrangements of quantum dots ( NV ) and / or one or more quantum buses ( QUBUS ). The at least one circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit preferably has means which are individually or collectively set up and suitable for at least one of the methods described above, in particular the method groups electron-nucleus exchange operation and / or quantum bit reset method and / or core-electron quantum register reset method and / or quantum bit microwave control method and / or core-electron quantum register radio wave control method and / or core quantum bit radio wave control method and / or core-core quantum register radio wave control method and / or or to carry out a selective quantum bit control method and / or a selective quantum register control method and / or quantum bit evaluation and / or quantum computer result extraction and / or quantum computing and / or to carry out a quantum bus operation, as described above.

Bevorzugt weist der Quantencomputer eine oder mehrere Vorrichtungen einer Magnetfeldkontrolle (MFC) mit mindestens einem oder mehreren Magnetfeldsensoren (MFS) und mindesten einem oder mehreren Stellgliedern, insbesondere einer Magnetfeldkontrolle (MFK), auf, um das Magnetfeld im Bereich der Vorrichtung durch aktive Regelung zu stabilisieren. Bevorzugt ist dabei insbesondere die Magnetfeldkontrolle (MFC) ein Teil der Steuervorrichtung. Ebenso bevorzugt kann die Magnetfeldkontrolle (MFC) von der Steuervorrichtung bzw. einen Steuerrechner (µC) gesteuert werden.The quantum computer preferably has one or more devices for magnetic field control ( MFC ) with at least one or more magnetic field sensors ( MFS ) and at least one or more actuators, in particular a magnetic field control ( MFK ), in order to stabilize the magnetic field in the area of the device through active regulation. Magnetic field control is particularly preferred ( MFC ) part of the control device. The magnetic field control ( MFC ) from the control device or a control computer ( µC ) being controlled.

Integrierte Schaltung für einen QuantencomputerIntegrated circuit for a quantum computer

Der für den Quantencomputer bevorzugt verwendete Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis umfasst bevorzugt zumindest eine Steuervorrichtung (µC). Bevorzugt weist er Mittel, die zur Ansteuerung zumindest einer der folgenden quantenbasierenden Teilvorrichtungen mit einem ersten anzusteuernden Quantenbit (QUB1) geeignet und/oder vorgesehen sind, auf. Diese sind beispielhaft ein oder mehrere Quantenbits (QUB) und/oder ein oder mehrere Quantenregister (QUREG) und/oder ein oder mehrere Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) und/oder ein oder mehrere Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) und/oder ein oder mehrere Anordnungen von Quantenpunkten (NV) und/oder einen Quantenbus (QUBUS) und/oder ein oder mehrere QuantenALUs (QUALU).,The circuit and / or preferred for the quantum computer Semiconductor circuit and / or CMOS circuit preferably comprises at least one control device ( µC ). It preferably has means which, for controlling at least one of the following quantum-based sub-devices with a first quantum bit to be controlled ( QUB1 ) are suitable and / or intended. These are, for example, one or more quantum bits ( QUB ) and / or one or more quantum registers ( QUREG ) and / or one or more nuclear electron quantum registers ( CEQUREG ) and / or one or more nucleus-electron-nucleus-electron quantum registers (CECEQUREG) and / or one or more arrangements of quantum dots ( NV ) and / or a quantum bus ( QUBUS ) and / or one or more quantum ALUs ( QUALU ).,

Bevorzugt umfasst er zur Ansteuerung eines beispielhaften ersten anzusteuernden Quantenbits (QUB1)To control an exemplary first quantum bit to be controlled ( QUB1 )

• • eine dem beispielhaften ersten anzusteuernden Quantenbit (QUB1) zugeordnete, erste horizontale Treiberstufe (HD1) zur Ansteuerung des ersten anzusteuernden Quantenbits (QUB1) und/oder• one of the exemplary first quantum bit to be controlled ( QUB1 ) assigned, first horizontal driver stage ( HD1 ) to control the first quantum bit to be controlled ( QUB1 ) and or
• • eine dem beispielhaften ersten anzusteuernden Quantenbit (QUB1) zugeordnete, erste horizontale Empfängerstufe (HS1), die mit der ersten horizontalen Treiberstufe (HD1) eine Einheit bilden kann, zur Ansteuerung des ersten anzusteuernden Quantenbits (QUB1) und/oder• one of the exemplary first quantum bit to be controlled ( QUB1 ) assigned, first horizontal receiver level ( HS1 ) connected to the first horizontal driver stage ( HD1 ) can form a unit to control the first quantum bit to be controlled ( QUB1 ) and or
• • eine dem beispielhaften ersten anzusteuernden Quantenbit (QUB1) zugeordnete, erste vertikale Treiberstufe (VD1) zur Ansteuerung des ersten anzusteuernden Quantenbits (QUB1) und/oder• one of the exemplary first quantum bit to be controlled ( QUB1 ) assigned, first vertical driver stage ( VD1 ) to control the first quantum bit to be controlled ( QUB1 ) and or
• • eine dem beispielhaften ersten anzusteuernden Quantenbit (QUB1) zugeordnete, erste vertikale Empfängerstufe (VS1), die mit der ersten vertikalen Treiberstufe (VD1) eine Einheit bilden kann.• one of the exemplary first quantum bit to be controlled ( QUB1 ) assigned, first vertical receiver stage ( VS1 ) connected to the first vertical driver stage ( VD1 ) can form a unit.

Hierbei steht das erste Quantenbit (QUB1) repräsentativ für ein beliebiges Quantenbit des Quantencomputers bzw. der Quantentechnologischen Vorrichtung. Die Ansprüche sind daher für ein beliebiges Quantenbit des Quantencomputers bzw. der Quantentechnologischen Vorrichtung auszulegen. Die Bezeichnung „erstes Quantenbit (QUB1)“ ist hier also nur eine Bezeichnung für ein beliebiges Quantenbit der Vorrichtung. Der Begriff „erstes“ soll nur die Unterscheidung zu weiteren Quantenbits ermöglichen. Gleiches gilt in analoger Weise für die erste Treiberstufe (HD1), die erste horizontale Empfängerstufe (HS1), die erste vertikale Treiberstufe (VD1) und die erste vertikale Empfängerstufe (VS1).Here is the first quantum bit ( QUB1 ) representative of any quantum bit of the quantum computer or the quantum technological device. The claims are therefore to be interpreted for any quantum bit of the quantum computer or the quantum technological device. The term "first quantum bit ( QUB1 ) “Is only a name for any quantum bit of the device. The term “first” is only intended to enable a distinction to be made between other quantum bits. The same applies analogously to the first driver stage ( HD1 ), the first horizontal receiver stage ( HS1 ), the first vertical driver stage ( VD1 ) and the first vertical receiver stage ( VS1 ).

Die erste horizontale Treiberstufe (HD1) und die erste horizontale Empfängerstufe (HS1) steuern bevorzugt das beispielhafte erste anzusteuernde Quantenbit (QUB1) über die erste horizontale Leitung (LH1) des ersten Quantenbits (QUB1) an.The first horizontal driver stage ( HD1 ) and the first horizontal receiver stage ( HS1 ) preferably control the exemplary first quantum bit to be controlled ( QUB1 ) over the first horizontal line ( LH1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) at.

Die erste vertikale Treiberstufe (VD1) und die erste vertikale Empfängerstufe (VS1) steuern bevorzugt das beispielhafte erste anzusteuernde Quantenbit (QUB1) über die erste vertikale Leitung (LV1) des ersten Quantenbits (QUB1) an.The first vertical driver stage ( VD1 ) and the first vertical receiver stage ( VS1 ) preferably control the exemplary first quantum bit to be controlled ( QUB1 ) via the first vertical line ( LV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) at.

Bevorzugt speist die erste horizontale Treiberstufe (HD1) den ersten horizontalen Strom (IH1) in die erste horizontale Leitung (LH1) des ersten Quantenbits (QUB1) ein.The first horizontal driver stage preferably feeds ( HD1 ) the first horizontal stream ( IH1 ) into the first horizontal line ( LH1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) one.

Bevorzugt speist die erste vertikale Treiberstufe (VD1) den ersten vertikalen Strom (IV1) in die erste vertikale Leitung (LV1) des ersten Quantenbits (QUB1) ein.The first vertical driver stage preferably feeds ( VD1 ) the first vertical stream ( IV1 ) into the first vertical line ( LV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) one.

Der erste horizontale Strom (IH1) weist dabei bevorzugt eine erste horizontale Stromkomponente mit einer ersten horizontalen Modulation mit einer ersten Frequenz (f) auf.The first horizontal stream ( IH1 ) preferably has a first horizontal current component with a first horizontal modulation with a first frequency (f).

Bevorzugt weist der erste vertikale Strom (IV1) eine erste vertikale Stromkomponente mit einer ersten vertikalen Modulation mit der ersten Frequenz (f) auf.Preferably the first vertical stream ( IV1 ) a first vertical current component with a first vertical modulation at the first frequency (f).

Bevorzugt ist die erste vertikale Modulation der ersten vertikalen Stromkomponente des ersten vertikalen Stromes (IV1) gegenüber der ersten horizontalen Modulation der ersten horizontalen Stromkomponente des ersten horizontalen Stromes (IH1) um einen ersten zeitlichen Phasenversatz von im Wesentlichen +/-π/2 der Frequenz (f) zumindest zeitweise zeitlich phasenverschoben.The first vertical modulation of the first vertical current component of the first vertical current ( IV1 ) compared to the first horizontal modulation of the first horizontal current component of the first horizontal current ( IH1 ) at least temporarily phase-shifted by a first temporal phase offset of essentially +/- π / 2 of the frequency (f).

Bevorzugt sind die erste horizontale Stromkomponente des ersten horizontalen Stroms (IH1) mit einem ersten horizontalen Strompuls mit einer ersten Pulsdauer (τ_P1) und/oder die erste vertikale Stromkomponente des ersten vertikalen Stroms (IV1) mit einem ersten vertikalen Strompuls mit der ersten Pulsdauer (τ_P1) gepulst.The first horizontal flow components of the first horizontal flow are preferred ( IH1 ) with a first horizontal current pulse with a first pulse duration (τ _P1 ) and / or the first vertical current component of the first vertical current ( IV1 ) pulsed with a first vertical current pulse with the first pulse duration (τ _P1 ).

Bevorzugt sind der erste vertikale Strompuls um den zeitlichen ersten Phasenversatz gegenüber dem ersten horizontalen Strompuls zeitlich phasenversetzt und/oder der erste vertikale Strompuls um den zeitlichen ersten Phasenversatz von +/- π/2 der Frequenz (f) gegenüber dem ersten horizontalen Strompuls zeitlich phasenversetzt.The first vertical current pulse is preferably phase-shifted by the first phase offset in time compared to the first horizontal current pulse and / or the first vertical current pulse is phase-offset in time by the first phase offset of +/- π / 2 of the frequency (f) compared to the first horizontal current pulse.

Bevorzugt ist dabei die erste Frequenz (f) wirkungsgleich zu einer der folgenden Frequenzen:

• • einer Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) oder
• • einer Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWEC ) oder
• • einer Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW ) oder
• • einer Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWEE ) oder
• • einer Kern-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_RWCC ).

The first frequency (f) preferably has the same effect as one of the following frequencies:

• • a nuclear electron microwave resonance frequency ( f _MWCE ) or
• • an electron-nucleus radio wave resonance frequency ( F _RWEC ) or
• • an electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MW ) or
• • an electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWEE ) or
• • a core-core radio wave resonance frequency ( f _RWCC ).

Bevorzugt entspricht die erste Pulsdauer τ_P zumindest zeitweise einem ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer τ_RCE der Rabi-Oszillation der Kern-Elektron Rabi-Oszillation, wenn die erste Frequenz (f) wirkungsgleich zu einer Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) ist, und/oder die erste Pulsdauer τ_P entspricht zumindest zeitweise einem ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer τ_REC der Rabi-Oszillation der Elektron-Kern-Rabi-Oszillation, wenn die erste Frequenz (f) wirkungsgleich zu einer Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWEC ) ist. Auch kann die erste Pulsdauer τ_P zumindest zeitweise einem ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer τ_R der Rabi-Oszillation der Elektron1-Elektron1-Rabi-Oszillation entsprechen, wenn die erste Frequenz (f) wirkungsgleich zu einer Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW ) ist und/oder zumindest zeitweise einem ganzzahligen Vielfachen der von π/4 der Periodendauer τ_REE der Rabi-Oszillation der Elektron1-Elektron2-Rabi-Oszillation entsprechen, wenn die erste Frequenz (f) wirkungsgleich zu einer Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWEE ) ist. Ebenso kann die erste Pulsdauer τ_P zumindest zeitweise einem ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer τ_RCC der Rabi-Oszillation der Kern-Kern-Rabi-Oszillation entsprechen, wenn die erste Frequenz (f) wirkungsgleich zu einer Kern-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_RWCC ) ist.Preferably, the first pulse duration τ _P corresponds at least temporarily to an integral multiple of π / 4 of the period τ _{RCE of} the Rabi oscillation of the nuclear-electron Rabi oscillation if the first frequency (f) has the same effect as a nuclear-electron microwave resonance frequency ( f _MWCE ), and / or the first pulse duration τ _P corresponds at least temporarily to an integer multiple of π / 4 of the period duration τ _{REC of} the Rabi oscillation of the electron-nucleus Rabi oscillation, if the first frequency (f) has the same effect as an electron Nuclear radio wave resonance frequency ( F _RWEC ) is. The first pulse duration τ _{P can} at least temporarily correspond to an integer multiple of π / 4 of the period τ _{R of} the Rabi oscillation of the electron1-electron1-Rabi oscillation if the first frequency (f) has the same effect as an electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MW ) is and / or at least temporarily corresponds to an integer multiple of π / 4 of the period τ _{REE of} the Rabi oscillation of the electron1-electron2-Rabi oscillation if the first frequency (f) has the same effect as an electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWEE ) is. Likewise, the first pulse duration τ _{P can,} at least temporarily, correspond to an integral multiple of π / 4 of the period duration τ _{RCC of} the Rabi oscillation of the core-core Rabi oscillation if the first frequency (f) has the same effect as a core-core radio wave resonance frequency ( f _RWCC ) is.

Bevorzugt weist der Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis eine zweite horizontale Treiberstufe (HD2) zur Ansteuerung eines zweien anzusteuernden Quantenbits (QUB2) und sie eine zweite horizontale Empfängerstufe (HS2) auf, die mit der zweiten horizontalen Treiberstufe (HD2) eine Einheit bilden kann. Diese dienen bevorzugt der Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenbits (QUB2).The circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit preferably has a second horizontal driver stage ( HD2 ) to control a two quantum bit to be controlled ( QUB2 ) and they have a second horizontal receiver stage ( HS2 ) connected to the second horizontal driver stage ( HD2 ) can form a unit. These are preferably used to control the second quantum bit to be controlled ( QUB2 ).

Der besagte Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis umfasst des Weiteren bevorzugt eine zweite vertikale Treiberstufe (VD2) zur Ansteuerung eines zweiten anzusteuernden Quantenbits (QUB2) und eine zweite vertikale Empfängerstufe (VS2), die mit der zweiten vertikalen Treiberstufe (VD2) eine Einheit bilden kann. Diese dienen ebenfalls bevorzugt zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenbits (QUB2).Said circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit furthermore preferably comprises a second vertical driver stage ( VD2 ) to control a second quantum bit to be controlled ( QUB2 ) and a second vertical receiver stage ( VS2 ) connected to the second vertical driver stage ( VD2 ) can form a unit. These are also preferably used to control the second quantum bit to be controlled ( QUB2 ).

Die erste vertikale Treiberstufe (VD1) wird bevorzugt zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenbits (QUB2) verwendet. Die erste vertikale Empfängerstufe (VS1) wird bevorzugt zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenbits (QUB2) verwendet.The first vertical driver stage ( VD1 ) is preferred for controlling the second quantum bit to be controlled ( QUB2 ) is used. The first vertical receiver stage ( VS1 ) is preferred for controlling the second quantum bit to be controlled ( QUB2 ) is used.

Hierbei steht das zweite Quantenbit (QUB1) repräsentativ für ein beliebiges Quantenbit des Quantencomputers bzw. der Quantentechnologischen Vorrichtung, das vom zuvor genannten beispielhaften ersten Quantenbit (QUB1) verschieden ist. Die Ansprüche sind daher für ein beliebiges Quantenbit des Quantencomputers bzw. der quantentechnologischen Vorrichtung, das vom zuvor genannten beispielhaften ersten Quantenbit (QUB1) verschieden ist, auszulegen. Die Bezeichnung „zweites Quantenbit (QUB2)“ ist hier also nur eine Bezeichnung für ein beliebiges Quantenbit der Vorrichtung, das vom zuvor genannten beispielhaften ersten Quantenbit (QUB1) verschieden ist. Der Begriff „zweites“ soll nur die Unterscheidung zu weiteren Quantenbits und von dem besagten ersten Quantenbit (QUB1) ermöglichen. Gleiches gilt in analoger Weise für die zweite Treiberstufe (HD2), die zweite horizontale Empfängerstufe (HS2), die zweite vertikale Treiberstufe (VD2) und die zweite vertikale Empfängerstufe (VS2).Here is the second quantum bit ( QUB1 ) representative of any quantum bit of the quantum computer or the quantum technological device that is different from the aforementioned exemplary first quantum bit ( QUB1 ) is different. The claims are therefore for any quantum bit of the quantum computer or the quantum technological device that differs from the aforementioned exemplary first quantum bit ( QUB1 ) is different. The term "second quantum bit ( QUB2 ) "Is only a name for any quantum bit of the device, which is different from the previously mentioned exemplary first quantum bit ( QUB1 ) is different. The term "second" is only intended to distinguish between further quantum bits and the said first quantum bit ( QUB1 ) enable. The same applies in an analogous manner to the second driver stage ( HD2 ), the second horizontal receiver stage ( HS2 ), the second vertical driver stage ( VD2 ) and the second vertical receiver stage ( VS2 ).

Bevorzugt werden die erste horizontale Treiberstufe (HD1) und die erste horizontale Empfängerstufe (HS1) zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenbits (QUB2) mitverwendet. (siehe Figuren)The first horizontal driver stage ( HD1 ) and the first horizontal receiver stage ( HS1 ) to control the second quantum bit to be controlled ( QUB2 ) is also used. (see figures)

Bevorzugt speist die erste horizontale Treiberstufe (HD1) einen ersten horizontalen Gleichstromanteil als weiteren horizontalen Stromanteil in die erste horizontale Leitung (LH1) ein. Der Betrag des ersten horizontalen Gleichstromanteils kann dabei 0A sein. Die zweite horizontale Treiberstufe (HD2) speist bevorzugt einen zweiten horizontalen Gleichstromanteil als weiteren horizontalen Stromanteil in die zweite horizontale Leitung (LH2) ein, wobei der Betrag des zweiten horizontalen Gleichstromanteils 0A sein kann. Die erste vertikale Treiberstufe (VD1) speist bevorzugt einen ersten vertikalen Gleichstromanteil als weiteren vertikalen Stromanteil in die erste vertikale Leitung (LV1) ein. Der Betrag des ersten vertikalen Gleichstromanteils kann 0A sein. Die zweite vertikale Treiberstufe (HD2) speist einen zweiten vertikalen Gleichstromanteil als weiteren vertikalen Stromanteil in die zweite vertikale Leitung (LV2) ein. Dabei kann der Betrag des zweiten vertikalen Gleichstromanteils 0A sein.The first horizontal driver stage preferably feeds ( HD1 ) a first horizontal direct current component as a further horizontal current component in the first horizontal line ( LH1 ) one. The amount of the first horizontal direct current component can be 0A. The second horizontal driver stage ( HD2 ) preferably feeds a second horizontal direct current component as a further horizontal current component into the second horizontal line ( LH2 ), where the amount of the second horizontal direct current component 0A can be. The first vertical driver stage ( VD1 ) preferably feeds a first vertical direct current component as a further vertical current component into the first vertical line ( LV1 ) one. The amount of the first vertical direct current component can be 0A. The second vertical driver stage ( HD2 ) feeds a second vertical direct current component as a further vertical current component into the second vertical line ( LV2 ) one. The amount of the second vertical direct current component can thereby 0A his.

Der erste horizontale Gleichstromanteil und/oder der zweite horizontale Gleichstromanteil und/oder der erste vertikale Gleichstromanteil und/oder der zweite vertikale Gleichstromanteil können so eingestellt werden, dass die erste Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE1 ) eines ersten Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG1) eines Kern-Elektro-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) von der zweiten Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE2 ) eines zweiten Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG2) des Kern-Elektro-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) abweicht oder dass die erste Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_RWEC1 ) eines ersten Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG1) eines Kern-Elektro-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) von der zweiten Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_RWEC2 ) eines zweiten Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG2) des Kern-Elektro-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) abweicht oder dass die erste Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW1 ) eines ersten Quantenbits (QUB1) eines Quantenregisters (QUREG) von der zweiten Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW2 ) eines zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) abweicht. Hierdurch wird eine selektive Ansteuerung möglich.The first horizontal direct current component and / or the second horizontal The direct current component and / or the first vertical direct current component and / or the second vertical direct current component can be set so that the first nuclear electron microwave resonance frequency ( f _MWCE1 ) a first nuclear-electron quantum register (CEQUREG1) of a nuclear-electro-nuclear-electron quantum register (CECEQUREG) of the second nuclear-electron microwave resonance frequency ( f _MWCE2 ) of a second nucleus-electron quantum register (CEQUREG2) of the nucleus-electro-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG) deviates or that the first electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _RWEC1 ) a first nucleus-electron quantum register (CEQUREG1) of a nucleus-electro-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG) of the second electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _RWEC2 ) of a second nucleus-electron quantum register (CEQUREG2) of the nucleus-electro-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG) or that the first electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MW1 ) of a first quantum bit ( QUB1 ) a quantum register ( QUREG ) from the second electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MW2 ) of a second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) differs. This enables selective control.

Herstellungsverfahrenproduction method

Im Folgenden wird nun ein Verfahren zum Herstellen eines Quantenregisters (QUREG) und/oder eines Quantenbits (QUB) und/oder einer Anordnung von Quantenpunkten und/oder einer Anordnung von Quantenbits vorgeschlagen.In the following, a method for producing a quantum register ( QUREG ) and / or a quantum bit ( QUB ) and / or an arrangement of quantum dots and / or an arrangement of quantum bits.

Das Verfahren umfasst das Bereitstellen eines Substrats (D), insbesondere eines Diamanten. Es umfasst das typischerweise darauffolgende Aufbringen einer epitaktischen Schicht (DEPI), um die Perfektion des Kristallgitters sicherzustellen.The method includes providing a substrate ( D. ), especially a diamond. It typically includes the subsequent application of an epitaxial layer ( DEPI ) to ensure the perfection of the crystal lattice.

Bevorzugt wird dabei eine n-dotierte Schicht, insbesondere eine n-dotierte Diamantschicht, bevorzugt mittels CVD Methoden abgeschieden. Im Falle einer Diamantschicht ist diese bevorzugt bereits mit einer Schwefeldotierung und/oder anderen n-Dotierung versehen. Hierbei können auch Stickstoffatome zur n-Dotierung verwendet werden. Die epitaktischen Schicht (DEPI) kann ein größeres Volumen als das Substrat (D) haben. Bei dem Substrat (D) kann es sich auch nur um einen Kristallisationskeim handeln.In this case, an n-doped layer, in particular an n-doped diamond layer, is preferably deposited by means of CVD methods. In the case of a diamond layer, this is preferably already provided with a sulfur doping and / or other n-doping. Here, nitrogen atoms can also be used for n-doping. The epitaxial layer ( DEPI ) can have a larger volume than the substrate ( D. ) to have. The substrate ( D. ) it can also be just a seed of crystallization.

Sofern das Substrat (D) bzw. die epitaktische Schicht (DEPI) nicht oder in nicht ausreichendem Maße n- oder Schwefel-dotiert sind, erfolgt ggf. bevorzugt insbesondere im Falle eines Diamantsubstrats noch eine Schwefelimplantation und/oder n-Dotierung zumindest von Teilen des Substrats (D) bzw. zumindest von Teilen der epitaktischen Schicht (DEPI). Des Weiteren erfolgen bevorzugt noch eine bevorzugt anschließende Reinigung und ein Ausheilen der Strahlenschäden.If the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ) are not n- or sulfur-doped or not sufficiently n- or sulfur-doped, a sulfur implantation and / or n-doping of at least parts of the substrate may be preferred, especially in the case of a diamond substrate ( D. ) or at least parts of the epitaxial layer ( DEPI ). Furthermore, preferably subsequent cleaning and healing of the radiation damage also take place.

Zur Herstellung der Quantenpunkte erfolgt bevorzugt eine deterministische Einzelionenimplantation, insbesondere von Stickstoff in Diamant, zur Herstellung von paramagnetischen Zentren als Quantenpunkte (NV) in vorbestimmten Bereichen des Substrats (D) bzw. der epitaktischen Schicht (DEPI). Dies dient im Falle eines Diamanten beispielsweise bevorzugt der Herstellung von NV-Zentren als Quantenpunkten (NV) in vorbestimmten Bereichen der als Substrat (D) dienenden Diamanten bzw. deren ggf. zuvor aufgebrachten epitaktischen Schicht (DEPI).For the production of the quantum dots, a deterministic single ion implantation is preferably carried out, in particular of nitrogen in diamond, for the production of paramagnetic centers as quantum dots ( NV ) in predetermined areas of the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ). In the case of a diamond, for example, this is preferably used to produce NV centers as quantum dots ( NV ) in predetermined areas of the substrate ( D. ) serving diamonds or their previously applied epitaxial layer ( DEPI ).

Bevorzugt erfolgt auch hier ggf. wieder eine Reinigung und eine Temperaturbehandlung.A cleaning and a temperature treatment are also preferably carried out here if necessary.

Bevorzugt erfolgt anschließend eine Vermessung der Funktion, Position und der T2-Zeiten der implantierten Einzelatome und ggf. eine Wiederholung der beiden vorausgehenden Schritte, falls die Messung einen Fehlschlag der Herstellung der Quantenpunkte ergibt.The function, position and T2 times of the implanted individual atoms are then preferably measured and, if necessary, the two preceding steps are repeated if the measurement results in a failure in the production of the quantum dots.

Um das elektrische Auslesen der Quantenpunkte zu ermöglichen, erfolgt bevorzugt ein Herstellen von ohmschen Kontakten zum Substrat (D) bzw. zur epitaktischen Schicht (DEPI).In order to enable the electrical readout of the quantum dots, ohmic contacts to the substrate are preferably made ( D. ) or to the epitaxial layer ( DEPI ).

Der horizontalen Leitungen (LH1, LH2, LH3) und ggf. die horizontalen Abschirmleitungen (SH1, SH2, SH3, SH4) werden mittels lithografischer Schritte hergestellt.The horizontal lines ( LH1 , LH2 , LH3 ) and, if applicable, the horizontal shielding cables ( SH1 , SH2 , SH3 , SH4 ) are produced using lithographic steps.

Für die Herstellung eines mehrlagigen Metallisierungsstapels erfolgen ein oder mehrmals das Abscheiden einer Isolation (IS) und jeweils, sofern notwendig, das Öffnen von Durchkontaktierungen.For the production of a multilayer metallization stack, an insulation is deposited one or more times ( IS ) and, if necessary, opening vias.

Die vertikalen Leitungen (LV1, LV2, LV3) und ggf. die vertikalen Abschirmleitungen (SV1, SV2, SV3, SV4) werden mittels lithografischer Schritte hergestellt.The vertical lines ( LV1 , LV2 , LV3 ) and, if applicable, the vertical shielding cables ( SV1 , SV2 , SV3 , SV4 ) are produced using lithographic steps.

Neben diesem Basisverfahren zur Herstellung von Quantenpunkten, Quantenbits (QUB), Quantenregistern (QUREG) wird nun auch ein Verfahren zum Herstellen eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und/oder eines Quantenbits (QUB) zusammen mit einem Kernquantenbit (CQUB) und/oder einer Anordnung von Quantenpunkten (NV) zusammen mit einer Anordnung von Kernquantenpunkten (CI) und/oder einer Anordnung von Quantenbits (QUB) zusammen mit einer Anordnung von Kernquantenbits (CQUB) beschrieben.In addition to this basic process for the production of quantum dots, quantum bits ( QUB ), Quantum registers ( QUREG ) is now also a method for producing a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) and / or a quantum bit ( QUB ) together with a nuclear quantum bit ( CQUB ) and / or an arrangement of quantum dots ( NV ) together with an arrangement of nuclear quantum dots ( CI ) and / or an arrangement of quantum bits ( QUB ) together with an arrangement of nuclear quantum bits ( CQUB ) described.

Diese Verfahren umfassen das Bereitstellen eines Substrats (D), insbesondere eines Diamanten und ggf. das Aufbringen einer epitaktischen Schicht (DEPI), ggf. bereits mit Schwefeldotierung und/oder n-Dotierung. Sofern das Substrat (D) bzw. die epitaktische Schicht (DEPI) nicht n- oder Schwefel-dotiert sind, erfolgen insbesondere im Falle eines Diamantmaterials bevorzugt wieder die besagte Schwefelimplantation und/oder n-Dotierung zumindest von Teilen des Substrats (D) bzw. zumindest von Teilen der epitaktischen Schicht (DEPI) und die Reinigung und das Ausheilen der Strahlenschäden.These methods include providing a substrate ( D. ), especially a diamond and possibly the application of an epitaxial layer ( DEPI ), possibly already with sulfur doping and / or n-doping. If the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ) are not n- or sulfur-doped, especially in the case of a diamond material, said sulfur implantation and / or n-doping of at least parts of the substrate ( D. ) or at least parts of the epitaxial layer ( DEPI ) and the cleaning and healing of radiation damage.

Zur Herstellung der Kernquantenpunkte (Cl) erfolgt bevorzugt nun jedoch eine deterministische Einzelionenimplantation vorbestimmter Isotope, insbesondere von ¹⁵N-Stickstoff in Diamant, zur Herstellung von paramagnetischen Zentren als Quantenpunkte (NV) und zur gleichzeitigen Herstellung von Kern-Quantenpunkten (Cl) in vorbestimmten Bereichen des Substrats (D) bzw. der epitaktischen Schicht (DEPI), insbesondere zur Herstellung von NV-Zentren als Quantenpunkte (NV) mit Stickstoffatomen als Kernquantenpunkte (CQUB) in vorbestimmten Bereichen eines als Substrats (D) dienenden Diamanten.For the production of the nuclear quantum dots (Cl), however, a deterministic single ion implantation of predetermined isotopes, in particular ¹⁵ N nitrogen in diamond, is preferably carried out for the production of paramagnetic centers as quantum dots ( NV ) and for the simultaneous production of core quantum dots (Cl) in predetermined areas of the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ), especially for the production of NV centers as quantum dots ( NV ) with nitrogen atoms as nuclear quantum dots ( CQUB ) in predetermined areas of a substrate ( D. ) serving diamonds.

Bevorzugt erfolgen wieder eine Reinigung und Temperaturbehandlung und die Vermessung der Funktion, Position und der T2-Zeiten der implantierten Einzelatome und ggf. eine Wiederholung der beiden vorausgehenden Schritte im Falle eines Fehlschlags.A cleaning and temperature treatment and the measurement of the function, position and the T2 times of the implanted individual atoms and possibly a repetition of the two preceding steps in the event of a failure are preferably carried out again.

Wie zuvor erfolgen das Herstellen von ohmschen Kontakten zum Substrat (D) bzw. zur epitaktischen Schicht (DEPI), das Herstellen der horizontalen Leitungen (LH1, LH2, LH3) und ggf. der horizontalen Abschirmleitungen (SH1, SH2, SH3, SH4), das Abscheiden mindestens einer Isolation (IS) und das Öffnen der Durchkontaktierungen sowie das Herstellen der vertikalen Leitungen (LV1, LV2, LV3) und ggf. der vertikalen Abschirmleitungen (SV1, SV2, SV3, SV4).As before, ohmic contacts to the substrate are made ( D. ) or to the epitaxial layer ( DEPI ), the production of the horizontal lines ( LH1 , LH2 , LH3 ) and, if applicable, the horizontal shielding cables ( SH1 , SH2 , SH3 , SH4 ), the deposition of at least one insulation ( IS ) and opening the vias and making the vertical lines ( LV1 , LV2 , LV3 ) and, if applicable, the vertical shielding cables ( SV1 , SV2 , SV3 , SV4 ).

Nun wollen wir hier ein Verfahren zum Herstellen eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und/oder eines Quantenbits (QUB) zusammen mit einem Kernquantenbit (CQB) und/oder einer Anordnung von Quantenpunkten (NV) zusammen mit einer Anordnung von Kernquantenpunkten (CI) und/oder einer Anordnung von Quantenbits (QUB) zusammen mit einer Anordnung von Kernquantenbits (CQUB) angeben. Es umfasst wieder das Bereitstellen eines Substrats (D), insbesondere eines Diamanten, und ggf. das Aufbringen einer epitaktischen Schicht (DEPI), ggf. bereits mit Schwefeldotierung und/oder n-Dotierung. Sofern das Substrat (D) bzw. die epitaktische Schicht (DEPI) nicht n- oder Schwefel-dotiert sind, erfolgen wieder bevorzugt eine Schwefelimplantation und/oder eine andere n-Dotierung zumindest von Teilen des Substrats (D) bzw. zumindest von Teilen der epitaktischen Schicht (DEPI) und die Reinigung und das Ausheilen der Strahlenschäden. Nun erfolgt bevorzugt eine deterministische Einzelionenimplantation vorbestimmter Isotope, insbesondere von ¹⁴N-Stickstoff und/oder ¹⁵N-Stickstoff in Diamant, zur Herstellung von paramagnetischen Zentren als Quantenpunkte (NV) in vorbestimmten Bereichen des Substrats (D) bzw. der epitaktischen Schicht (DEPI), insbesondere zur Herstellung von NV-Zentren als Quantenpunkte (NV) in vorbestimmten Bereichen eines als Substrats (D) dienenden Diamanten. Alternativ oder zusammen mit der zuvor beschriebenen deterministischen Einzelionenimplantation kann eine deterministische Einzelionenimplantation vorbestimmter Isotope mit magnetischen Moment des Atomkerns, insbesondere von ¹³C-Kohlenstoff in Diamant, zur Herstellung von Kern-Quantenpunkten (Cl) in den vorbestimmten Bereichen des Substrats (D) bzw. der epitaktischen Schicht (DEPI), insbesondere zur Herstellung von Kernquantenpunkten (CQUB) in den vorbestimmten Bereichen eines als Substrats (D) dienenden Diamanten erfolgen. Es findet dann wieder eine Reinigung und Temperaturbehandlung statt. Wieder erfolgt bevorzugt eine Vermessung der Funktion, Position und der T2-Zeiten der implantierten Einzelatome und ggf. Wiederholung der drei vorausgehenden Schritte. Wie zuvor umfasst das Verfahren bevorzugt das Herstellen von ohmschen Kontakten zum Substrat (D) bzw. zur epitaktischen Schicht (DEPI) und das Herstellen der horizontalen Leitungen (LH1, LH2, LH3) und ggf. der horizontalen Abschirmleitungen (SH1, SH2, SH3, SH4), das Abscheiden einer Isolation (IS) und Öffnen der Durchkontaktierungen und das Herstellen der vertikalen Leitungen (LV1, LV2, LV3) und ggf. der vertikalen Abschirmleitungen (SV1, SV2, SV3, SV4).Now we want here a method for producing a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) and / or a quantum bit ( QUB ) together with a nuclear quantum bit (CQB) and / or an arrangement of quantum dots ( NV ) together with an arrangement of nuclear quantum dots ( CI ) and / or an arrangement of quantum bits ( QUB ) together with an arrangement of nuclear quantum bits ( CQUB ) specify. It again includes the provision of a substrate ( D. ), especially a diamond, and if necessary the application of an epitaxial layer ( DEPI ), possibly already with sulfur doping and / or n-doping. If the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ) are not n- or sulfur-doped, sulfur implantation and / or another n-doping of at least parts of the substrate are again preferred ( D. ) or at least parts of the epitaxial layer ( DEPI ) and the cleaning and healing of radiation damage. A deterministic single ion implantation of predetermined isotopes, in particular of ¹⁴ N nitrogen and / or ¹⁵ N nitrogen in diamond, is now preferably carried out in order to produce paramagnetic centers as quantum dots ( NV ) in predetermined areas of the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ), especially for the production of NV centers as quantum dots ( NV ) in predetermined areas of a substrate ( D. ) serving diamonds. Alternatively or together with the deterministic single ion implantation described above, a deterministic single ion implantation of predetermined isotopes with a magnetic moment of the atomic nucleus, in particular of ¹³ C carbon in diamond, can be used to produce core quantum dots (Cl) in the predetermined areas of the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ), especially for the production of nuclear quantum dots ( CQUB ) in the predetermined areas of a substrate ( D. ) serving diamonds. Cleaning and temperature treatment then take place again. Again, the function, position and T2 times of the implanted individual atoms are preferably measured and, if necessary, the three preceding steps are repeated. As before, the method preferably comprises the production of ohmic contacts to the substrate ( D. ) or to the epitaxial layer ( DEPI ) and the creation of the horizontal lines ( LH1 , LH2 , LH3 ) and, if applicable, the horizontal shielding cables ( SH1 , SH2 , SH3 , SH4 ), the deposition of insulation ( IS ) and opening the vias and making the vertical lines ( LV1 , LV2 , LV3 ) and, if applicable, the vertical shielding cables ( SV1 , SV2 , SV3 , SV4 ).

SensorsystemSensor system

Die vorgeschlagene Vorrichtung und die hier vorgeschlagenen Verfahren können auch als Sensorsystem eingesetzt werden. Bevorzugt wird dann das Magnetfeld nicht mehr stabilisiert. Die Wechselwirkung mit dem Umfeld wird dann durch die Steuervorrichtung (µC) mittels der Quantenpunkte erfasst, ausgewertet und über den Datenbus (DB) weitergegeben. Es sind daher auch Sensorsysteme ausdrücklich von den Ansprüchen umfasst.The proposed device and the methods proposed here can also be used as a sensor system. The magnetic field is then preferably no longer stabilized. The interaction with the environment is then controlled by the control device ( µC ) recorded by means of the quantum dots, evaluated and passed on via the data bus (DB). Sensor systems are therefore also expressly included in the claims.

FigurenlisteFigure list

• 1 zeigt ein Quantenbit (QUB). 1 shows a quantum bit ( QUB ).
• 2 zeigt ein Kernquantenbit (CQUB). 2 shows a nuclear quantum bit ( CQUB ).
• 3 zeigt ein Quantenregister (QUREG). 3 shows a quantum register ( QUREG ).
• 4 zeigt ein Kern-Kern-Quantenregister (CCQUREG). 4th shows a core-core quantum register ( CCQUREG ).
• 5 zeigt ein Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG). 5 shows a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ).
• 6 zeigt ein Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG). 6th shows a nucleus-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG).
• 7 zeigt ein Quantenregister (QUREG) mit einer zweiten vertikalen Abschirmleitung (SV2) 7th shows a quantum register ( QUREG ) with a second vertical shielding cable ( SV2 )
• 8 zeigt ein Quantenregister (QUREG) mit einer zweiten vertikalen Abschirmleitung (SV2) und mit einer ersten vertikalen Abschirmleitung (SV1) mit einer dritten vertikalen Abschirmleitung (SV3). 8th shows a quantum register ( QUREG ) with a second vertical shielding cable ( SV2 ) and with a first vertical shielding cable ( SV1 ) with a third vertical shielding cable ( SV3 ).
• 9 zeigt ein Quantenbit (QUB) mit Kontakten (KHa, KHb, KVa) zum elektrischen Auslesen der Photoelektronen und eine symbolische Darstellung des Quantenbits (QUB). 9 shows a quantum bit ( QUB ) with contacts (KHa, KHb, KVa) for electrical reading of the photoelectrons and a symbolic representation of the quantum bit ( QUB ).
• 10 zeigt die symbolische Darstellung eines eindimensionalen Quantenregisters (QREG1D) mit drei Quantenbits (QUB1, QUB2, QUB3). 10 shows the symbolic representation of a one-dimensional quantum register (QREG1D) with three quantum bits ( QUB1 , QUB2 , QUB3 ).
• 11 zeigt die symbolische Darstellung eines eindimensionalen Kernquantenregisters (CCQREG1D) mit drei Kernquantenbits (CQUB1, CQUB2, CQUB3). 11 shows the symbolic representation of a one-dimensional nuclear quantum register (CCQREG1D) with three nuclear quantum bits ( CQUB1 , CQUB2 , CQUB3 ).
• 12 zeigt die symbolische Darstellung eines zweidimensionalen Quantenregisters (QREG2D) mit neun Quantenpunkten (NV11 bis NV33). 12 shows the symbolic representation of a two-dimensional quantum register (QREG2D) with nine quantum dots ( NV11 to NV33 ).
• 13 zeigt die symbolische Darstellung eines zweidimensionalen Kernquantenregisters (CCQREG2D) mit neun Kernquantenpunkten (CI11 bis CI33). 13 shows the symbolic representation of a two-dimensional nuclear quantum register (CCQREG2D) with nine nuclear quantum dots ( CI11 to CI33 ).
• 14 zeigt einen beispielhaften zeitlichen Amplitudenverlauf der horizontalen Stromkomponente des horizontalen Stromes (IH) und der vertikalen Stromkomponente des vertikalen Stromes (IV) mit einer Phasenverschiebung von +/- π/2 zur Erzeugung eines zirkular polarisierten elektromagnetischen Feldes am Ort des Quantenpunkts (NV) bzw. des Kernquantenpunkts (CI). 14th shows an exemplary amplitude curve of the horizontal current component of the horizontal current over time ( IH ) and the vertical current component of the vertical current ( IV ) with a phase shift of +/- π / 2 to generate a circularly polarized electromagnetic field at the location of the quantum dot ( NV ) or the nuclear quantum dot ( CI ).
• 15 dient der Veranschaulichung einer optimalen Bestromung am Beispiels eines Quantenbits (QUB) mit einer ersten vertikalen Abschirmleitung (SV1) und einer zweiten vertikalen Abschirmleitung (SV2). 15th serves to illustrate an optimal current supply using the example of a quantum bit ( QUB ) with a first vertical shielding cable ( SV1 ) and a second vertical shielding line ( SV2 ).
• 16 dient der Veranschaulichung einer optimalen Bestromung am Beispiels eines Quantenbits (QUB) mit einer ersten horizontalen Abschirmleitung (SH1) und einer zweiten horizontalen Abschirmleitung (SH2). 16 serves to illustrate an optimal current supply using the example of a quantum bit ( QUB ) with a first horizontal shielding cable ( SH1 ) and a second horizontal shielding line ( SH2 ).
• 17 zeigt die symbolische Darstellung eines Drei-Bit-Quantenregisters oder Kernquantenregisters mit Abschirmleitungen und einer gemeinsamen ersten vertikalen Ansteuerleitung (IV1). 17th shows the symbolic representation of a three-bit quantum register or nuclear quantum register with shielding lines and a common first vertical control line ( IV1 ).
• 18 zeigt die symbolische Darstellung eines zweidimensionalen Drei-x-Drei-Bit-Quantenregisters oder Kernquantenregisters mit Abschirmleitungen und Kontakten zum Auslesen der Photoelektronen. 18th shows the symbolic representation of a two-dimensional three-by-three-bit quantum register or nuclear quantum register with shielding lines and contacts for reading out the photoelectrons.
• 19 zeigt ein beispielhaftes Zwe--Bit Quantenregister (QUREG) mit einer gemeinsamen ersten horizontalen Leitung (LH1), mehreren Abschirmleitungen und zwei Quantenpunkten (NV1, NV2). 19th shows an exemplary two-bit quantum register ( QUREG ) with a common first horizontal line ( LH1 ), several shielding lines and two quantum dots ( NV1 , NV2 ).
• 20 zeigt ein beispielhaftes Zwei-Bit-Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) mit einer gemeinsamen ersten horizontalen Leitung (LH1), mehreren Abschirmleitungen und zwei QuantenALUs (QUALU1, QUALU2). 20th shows an exemplary two-bit core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) with a common first horizontal line ( LH1 ), several shielding lines and two quantum ALUs ( QUALU1 , QUALU2 ).
• 21 dient der Erläuterung des Quantenbusbetriebes. 21st serves to explain the quantum bus operation.
• 22 zeigt beispielhaft die Anordnung für ein beispielhaftes Fünf-Bit Quantenregister in stark vereinfachter Form in der Aufsicht. 22nd shows an example of the arrangement for an exemplary five-bit quantum register in a greatly simplified form in a top view.
• 23 zeigt das Blockdiagramm eines beispielhaften Quantencomputers mit einem beispielhaften schematisch angedeuteten Drei-Bit Quantenregister, das ggf. auch z.B. durch ein Drei-Bit Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) mit drei QuantenALUs ersetzt werden könnte. 23 shows the block diagram of an exemplary quantum computer with an exemplary schematically indicated three-bit quantum register, which could possibly also be replaced, for example, by a three-bit core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) with three quantum ALUs.
• 24 zeigt eine beispielhafte symbolische horizontale Anordnung eines Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) mit zwei QuantenALUs (QUALU1, QUALU2). 24 shows an exemplary symbolic horizontal arrangement of a core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) with two quantum ALUs ( QUALU1 , QUALU2 ).
• 25 zeigt eine beispielhafte symbolische horizontale Anordnung eines Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) mit vier QuantenALUs (QUALU1, QUALU2, QUALU3, QUALU4). 25th shows an exemplary symbolic horizontal arrangement of a core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) with four quantum ALUs ( QUALU1 , QUALU2 , QUALU3 , QUALU4 ).
• 26 zeigt eine beispielhafte symbolische horizontale Anordnung eines Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) mit vier QuantenALUs (QUALU11, QUALU12, QUALU13, QUALU23) über Eck. 26th shows an exemplary symbolic horizontal arrangement of a core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) with four quantum ALUs ( QUALU11 , QUALU12 , QUALU13 , QUALU23 ) across the corner.
• 27 zeigt eine beispielhafte symbolische horizontale Anordnung eines Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) mit fünf QuantenALUs (QUALU11, QUALU12, QUALU13, QUALU14, QUALU23) als Verzweigung. 27 shows an exemplary symbolic horizontal arrangement of a core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) with five quantum ALUs ( QUALU11 , QUALU12 , QUALU13 , QUALU14 , QUALU23 ) as a branch.
• 28 zeigt eine beispielhafte symbolische horizontale Anordnung eines Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) mit acht QuantenALUs (QUALU11, QUALU12, QUALU13, QUALU21, QUALU23, QUALU31, QUALU32, QUALU33,) als Ring. 28 shows an exemplary symbolic horizontal arrangement of a core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) with eight quantum ALUs ( QUALU11 , QUALU12 , QUALU13 , QUALU21 , QUALU23 , QUALU31 , QUALU32 , QUALU33 ,) as a ring.

Beschreibung der FigurenDescription of the figures

Figur 1Figure 1

Die 1 zeigt ein beispielhaftes Quantenbit (QUB). Das Substrat (D), das bevorzugt ein Diamant ist, besitzt eine Unterseite (US). Eine epitaktische Schicht (DEPI) ist zur Verbesserung der elektronischen Eigenschaften auf dem Substrat (D) aufgebracht. Das Paket aus Substrat (D) und epitaktischer Schicht (DEPI) besitzt eine Oberfläche (OF). Auf der Oberfläche (OF) ist eine horizontale Leitung (LH) aufgebracht, die von einem mit einer horizontalen Modulation modulierten horizontalen elektrischen Strom (IH) durchströmt wird. Die Oberfläche (OF) und die horizontale Leitung (LH) sind von einer Isolation (IS) bedeckt. Ggf. befindet sich eine weitere Isolation zwischen der horizontalen Leitung (LH) und der Oberfläche (OF), um die horizontale Leitung elektrisch zu isolieren. Auf der Isolation (IS) ist eine vertikale Leitung (LV) aufgebracht, die von einem mit einer vertikalen Modulation modulierten vertikalen elektrischen Strom (IV) durchströmt wird. Die horizontale Leitung (LH) und die vertikale Leitung (LV) sind bevorzugt gegeneinander elektrisch isoliert. Bevorzugt ist der Winkel α zwischen der horizontalen Leitung (LH) und der vertikalen Leitung (LV) ein rechter Winkel. Die horizontale Leitung (LH) und die vertikale Leitung (LV) kreuzen sich an dem Durchtrittspunkt (LOTP) einer virtuellen Lot-Linie (LOT) durch die Oberfläche (OF). Bevorzugt befindet sich direkt unter dem Kreuzungspunkt (LOTP) der Quantenpunkt (NV) in einem ersten Abstand (d1) unter der Oberfläche (OF) in der epitaktischen Schicht (DEPI). Ist die vertikale Modulation des vertikalen Stromes (IV) gegenüber der horizontalen Modulation das horizontalen Stromes (IH) um +/- π/2 verschoben, so ergibt sich dann am Ort des Quantenpunkts (NV) ein rotierendes Magnetfeld (B_NV ), das den Quantenpunkt (NV) beeinflusst. Dieses kann zur Manipulation des Quantenpunkts (NV) benutzt werden. Hierbei wird die Frequenz so gewählt, dass der Quantenpunkt (NV) in Resonanz gerät. Die zeitliche Dauer des Pulses bestimmt dann den Drehwinkel der Quanteninformation. Die Polarisationsrichtung bestimmt die Richtung.The 1 shows an exemplary quantum bit ( QUB ). The substrate ( D. ), which is preferably a diamond, has an underside (US). An epitaxial layer ( DEPI ) is to improve the electronic properties on the substrate ( D. ) applied. The package of substrate ( D. ) and epitaxial layer ( DEPI ) has a surface ( OF ). On the surface ( OF ) is a horizontal pipe ( LH ) applied by a horizontal electric current modulated with a horizontal modulation ( IH ) is flowed through. The surface ( OF ) and the horizontal pipe ( LH ) are of isolation ( IS ) covered. Possibly. there is another insulation between the horizontal line ( LH ) and the surface ( OF ) to electrically isolate the horizontal line. On the isolation ( IS ) is a vertical line ( LV ) applied by a vertical electric current modulated with a vertical modulation ( IV ) is flowed through. The horizontal line ( LH ) and the vertical line ( LV ) are preferably electrically isolated from one another. The angle is preferred α between the horizontal pipe ( LH ) and the vertical line ( LV ) a right angle. The horizontal line ( LH ) and the vertical line ( LV ) cross at the point of passage ( LOTP ) a virtual plumb line ( LOT ) through the surface ( OF ). Preferably located directly below the intersection point ( LOTP ) the quantum dot ( NV ) at a first distance ( d1 ) under the surface ( OF ) in the epitaxial layer ( DEPI ). Is the vertical modulation of the vertical current ( IV ) compared to the horizontal modulation of the horizontal current ( IH ) shifted by +/- π / 2, then at the location of the quantum dot ( NV ) a rotating magnetic field ( B _NV ), which is the quantum dot ( NV ) influences. This can be used to manipulate the quantum dot ( NV ) to be used. The frequency is chosen so that the quantum dot ( NV ) resonates. The duration of the pulse then determines the angle of rotation of the quantum information. The direction of polarization determines the direction.

2 2 zeigt ein Kernquantenbit (CQUB). Sie entspricht der 1 mit dem Unterschied, dass der Quantenpunkt (NV) der 1. Durch einen Kernquantenpunkt (CI) ersetzt ist. 2 2 shows a nuclear quantum bit ( CQUB ). She corresponds to 1 with the difference that the quantum dot ( NV ) the 1 . Through a nuclear quantum dot ( CI ) is replaced.

3 3 zeigt ein beispielhaftes Quantenregister (QUREG) mit einem ersten Quantenbit (QUB1) und einem zweiten Quantenbit (QUB2). Die Quantenbits (QUB1, QUB2) des Quantenregisters (QUREG) besitzen ein gemeinsames Substrat (D) und eine gemeinsame epitaktische Schicht (DEPI). Die horizontale Leitung des ersten Quantenbits (QUB1) ist die horizontale Leitung (LH). Die horizontale Leitung des zweiten Quantenbits (QUB2) ist in diesem Beispiel ebenfalls die horizontale Leitung (LH). Die vertikale Leitung des ersten Quantenbits (QUB1) ist die erste vertikale Leitung (LV1). Die vertikale Leitung des zweiten Quantenbits (QUB2) ist die zweite vertikale Leitung (LV2). Die horizontale Leitung (LH) und die erste vertikale Leitung (LV1) kreuzen bevorzugt oberhalb des ersten Quantenpunkts (NV1), der bevorzugt in einem ersten Abstand (d1) unter der Oberfläche liegt, in einem bevorzugt rechten Winkel (α11). Die horizontale Leitung (LH) und die zweite vertikale Leitung (LV2) kreuzen bevorzugt oberhalb des zweiten Quantenpunkts (NV2), der bevorzugt in einem zweiten Abstand (d2) unter der Oberfläche liegt, in einem bevorzugt rechten Winkel (α12). Bevorzugt sind der erste Abstand (d1) und der zweite Abstand (d2) ähnlich zueinander. Bei NV-Zentren in Diamant liegen diese Abstände (d1, d2) bevorzugt bei 10nm bis 20nm. Die horizontale Leitung (LH) wird durch einen mit einer horizontalen Modulation modulierten horizontalen Strom (IH) durchströmt. Die erste vertikale Leitung (LV1) wird durch einen mit einer ersten vertikalen Modulation modulierten ersten vertikalen Strom (IV1) durchströmt. Die zweite vertikale Leitung (LV2) wird durch einen mit einer zweiten vertikalen Modulation modulierten zweiten vertikalen Strom (IV2) durchströmt. Der erste Quantenpunkt (NV1) ist vom zweiten Quantenpunkt (NV2) mit einem Abstand (sp12) beabstandet. 3 3 shows an exemplary quantum register ( QUREG ) with a first quantum bit ( QUB1 ) and a second quantum bit ( QUB2 ). The quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) share a common substrate ( D. ) and a common epitaxial layer ( DEPI ). The horizontal line of the first quantum bit ( QUB1 ) is the horizontal line ( LH ). The horizontal line of the second quantum bit ( QUB2 ) in this example is also the horizontal line ( LH ). The vertical line of the first quantum bit ( QUB1 ) is the first vertical line ( LV1 ). The vertical line of the second quantum bit ( QUB2 ) is the second vertical line ( LV2 ). The horizontal line ( LH ) and the first vertical line ( LV1 ) preferably cross above the first quantum dot ( NV1 ), which is preferably at a first distance ( d1 ) is below the surface, preferably at a right angle ( α11 ). The horizontal line ( LH ) and the second vertical line ( LV2 ) preferably cross above the second quantum dot ( NV2 ), which is preferably at a second distance ( d2 ) is below the surface, preferably at a right angle ( α12 ). The first distance ( d1 ) and the second distance ( d2 ) similar to each other. For NV centers in Diamant these distances are ( d1 , d2 ) preferably at 10nm to 20nm. The horizontal line ( LH ) is generated by a horizontal current modulated with a horizontal modulation ( IH ) flows through. The first vertical line ( LV1 ) is generated by a first vertical current modulated with a first vertical modulation ( IV1 ) flows through. The second vertical line ( LV2 ) is generated by a second vertical current modulated with a second vertical modulation ( IV2 ) flows through. The first quantum dot ( NV1 ) is from the second quantum dot ( NV2 ) with a distance ( sp12 ) spaced.

4 4 zeigt ein beispielhaftes Kern-Kern-Quantenregister (CCQUREG) mit einem ersten Kernquantenbit (CQUB1) und einem zweiten Kernquantenbit (CQUB2). Die 4 entspricht der 3 mit dem Unterschied, dass der erste Quantenpunkt (NV1) durch einen ersten Kernquantenpunkt (CI1) ersetzt ist und dass der zweite Quantenpunkt (NV2) durch einen zweiten Kernquantenpunkt (CI2) ersetzt ist. Der erste Kernquantenpunkt (CI1) ist vom zweiten Kernquantenpunkt (CI2) mit einem Abstand (sp12') beabstandet. 4th 4th shows an exemplary core-core quantum register ( CCQUREG ) with a first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and a second nuclear quantum bit ( CQUB2 ). The 4th equals to 3 with the difference that the first quantum dot ( NV1 ) through a first nuclear quantum dot ( CI1 ) is replaced and that the second quantum dot ( NV2 ) through a second nuclear quantum dot ( CI2 ) is replaced. The first nuclear quantum dot ( CI1 ) is from the second nuclear quantum dot ( CI2 ) spaced by a distance (sp12 ').

5 5 zeigt ein beispielhaftes Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG). Es entspricht weitestgehend einer Kombination der 1 und 2. Verglichen mit 1 ist der Quantenpunkt (NV) der 1 nun durch die Kombination aus einem Quantenpunkt (NV) und einem Kernquantenpunkt (CI) ersetzt. Diese Kombination ist gleichzeitig die einfachste Form einer QuantenALU (QUALU). Der Quantenpunkt (NV) befindet sich dabei in einem Abstand (d1) unter der Oberfläche (OF) im Substrat (D) oder der epitaktischen Schicht (DEPI). Der Kernquantenpunkt (NV) befindet sich dabei in einem Abstand (d1') unter der Oberfläche (OF) im Substrat (D) oder der epitaktischen Schicht (DEPI). Die Abstände (d1, d1') sind bevorzugt annähernd gleich. 5 5 shows an exemplary nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ). It largely corresponds to a combination of 1 and 2 . Compared to 1 is the quantum dot ( NV ) the 1 now through the combination of a quantum dot ( NV ) and a nuclear quantum dot ( CI ) replaced. This combination is also the simplest form of a quantum ALU ( QUALU ). The quantum dot ( NV ) is at a distance ( d1 ) under the surface ( OF ) in the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ). The nuclear quantum dot ( NV ) is at a distance ( d1 ' ) under the surface ( OF ) in the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ). The distances ( d1 , d1 ' ) are preferably approximately the same.

6 6 zeigt ein beispielhaftes Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG). Es entspricht weitestgehend einer Kombination der 3 und 4 und 5. Verglichen mit 3 sind der Quantenpunkte (NV1, NV2) der 6 nun jeweils durch eine Kombination aus einem Quantenpunkt (NV) und einem Kernquantenpunkt (CI) ersetzt. Dies ist die einfachste Form eines Quantenbusses (QUBUS) mit einer ersten QuantenALU (NV1, CI1) und einer zweiten QuantenALU (NV2, CI2). Dabei können der erste Kernquantenpunkt (CI1) und der zweite Kernquantenpunkt (CI2) mit Hilfe des ersten Quantenpunktes (NV1) und des zweiten Quantenpunkts (NV2) miteinander verschränkt werden. Dabei dienen der erste Quantenpunkt (NV1) und der zweite Quantenpunkt (NV2) bevorzugt dem Transport der Abhängigkeit und der erste Kernquantenpunkt (CI1) und der zweite Kernquantenpunkt (CI2) den Berechnungen und der Speicherung. Ausgenutzt wird hierbei, dass die Reichweite der Kopplung der Quantenpunkte (NV1, NV2) untereinander größer ist als die Reichweite der Kernquantenpunkte (CI1, CI2) untereinander und dass die T2-Zeit der Kernquantenpunkte (CI1, CI2) länger ist als die der Quantenpunkte (NV1, NV2). 6th 6th shows an exemplary nucleus-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG). It largely corresponds to a Combination of 3 and 4th and 5 . Compared to 3 are the quantum dots ( NV1 , NV2 ) the 6th now by a combination of a quantum dot ( NV ) and a nuclear quantum dot ( CI ) replaced. This is the simplest form of a quantum bus ( QUBUS ) with a first quantum ALU ( NV1 , CI1 ) and a second quantum ALU ( NV2 , CI2 ). The first nuclear quantum dot ( CI1 ) and the second nuclear quantum dot ( CI2 ) with the help of the first quantum dot ( NV1 ) and the second quantum dot ( NV2 ) are entangled with each other. The first quantum dot ( NV1 ) and the second quantum dot ( NV2 ) prefers the transport of the dependence and the first nuclear quantum dot ( CI1 ) and the second nuclear quantum dot ( CI2 ) the calculations and storage. The fact that the coupling range of the quantum dots ( NV1 , NV2 ) is greater than the range of the nuclear quantum dots ( CI1 , CI2 ) with each other and that the T2 time of the nuclear quantum dots ( CI1 , CI2 ) is longer than that of the quantum dots ( NV1 , NV2 ).

7 7 zeigt das beispielhafte Quantenregister (QUREG) der 3 mit einer zweiten vertikalen Abschirmleitung (SV2). Diese technische Lehre kann ggf. auch auf die Register der 4 und 6 angewendet werden. Die Abschirmleitung ermöglicht die Einspeisung eines weiteren Stromes zur Verbesserung der Selektion der Quantenpunkte während der Ausführung der Operationen durch Bestromung der vertikalen und horizontalen Leitungen. 7th 7th shows the exemplary quantum register ( QUREG ) the 3 with a second vertical shielding cable ( SV2 ). This technical teaching can possibly also refer to the register of 4th and 6th be applied. The shielding line enables a further current to be fed in to improve the selection of the quantum dots during the execution of the operations by energizing the vertical and horizontal lines.

8 8 zeigt ein beispielhaftes Quantenregister (QUREG) mit einer zweiten vertikalen Abschirmleitung (SV2) und mit einer ersten vertikalen Abschirmleitung (SV1) mit einer dritten vertikalen Abschirmleitung (SV3). Diese technische Lehre kann ggf. auch auf die Register der 4 und 6 angewendet werden. Die zusätzlichen Abschirmleitungen ermöglichen die Einspeisung weiterer Stromes zur Verbesserung der Selektion der Quantenpunkte während der Ausführung der Operationen durch Bestromung der vertikalen und horizontalen Leitungen. Die beiden zusätzlichen Leitungen ermöglichen eine noch bessere Einstellung. 8th 8th shows an exemplary quantum register ( QUREG ) with a second vertical shielding cable ( SV2 ) and with a first vertical shielding cable ( SV1 ) with a third vertical shielding cable ( SV3 ). This technical teaching can possibly also refer to the register of 4th and 6th be applied. The additional shielding lines enable additional current to be fed in to improve the selection of the quantum dots during the execution of the operations by energizing the vertical and horizontal lines. The two additional lines enable an even better setting.

9 9 zeigt ein beispielhaftes Quantenbit (QUB) mit beispielhaften Kontakten (KHa, KHb, KVa) zum elektrischen Auslesen der Photoelektronen und eine symbolische Darstellung des Quantenbits (QUB). Die symbolische Darstellung zeigt den Quantenpunkt als Kreis in der Mitte und die horizontale Leitung (LH) als horizontalen Strich und die vertikale Leitung (LV) als vertikalen Strich. Diese beispielhafte symbolische Darstellung wird im Folgenden zur Verdeutlichung der Konstruktion komplexerer Zusammenschaltungen von Quantenbits, Kernquantenbits und QuantenAlus verwendet. 9 9 shows an exemplary quantum bit ( QUB ) with exemplary contacts (KHa, KHb, KVa) for electrical reading of the photoelectrons and a symbolic representation of the quantum bit ( QUB ). The symbolic representation shows the quantum dot as a circle in the middle and the horizontal line ( LH ) as a horizontal line and the vertical line ( LV ) as a vertical line. This exemplary symbolic representation is used below to clarify the construction of more complex interconnections of quantum bits, core quantum bits and quantum aluminum.

10 10 zeigt die beispielhafte symbolische Darstellung eines beispielhaften eindimensionalen Quantenregisters (QREG1D) mit drei Quantenbits (QUB1, QUB2, QUB3). 10 10 shows the exemplary symbolic representation of an exemplary one-dimensional quantum register (QREG1D) with three quantum bits ( QUB1 , QUB2 , QUB3 ).

Das erste Quantenbit (QUB1) des beispielhaften eindimensionalen Quantenregisters (QREG1D) umfasst die erste horizontale Leitung (LH1) und die erste vertikale Leitung (LV1) sowie den ersten Quantenpunkt der ersten Reiher und ersten Spalte (NV11).The first quantum bit ( QUB1 ) of the exemplary one-dimensional quantum register (QREG1D) comprises the first horizontal line ( LH1 ) and the first vertical line ( LV1 ) as well as the first quantum dot of the first heron and first column ( NV11 ).

Das zweite Quantenbit (QUB2) des beispielhaften eindimensionalen Quantenregisters (QREG1D) umfasst die erste horizontale Leitung (LH1) und die zweite vertikale Leitung (LV2) sowie den zweiten Quantenpunkt der zweiten Spalte und ersten Reihe (NV21).The second quantum bit ( QUB2 ) of the exemplary one-dimensional quantum register (QREG1D) comprises the first horizontal line ( LH1 ) and the second vertical line ( LV2 ) and the second quantum dot of the second column and first row ( NV21 ).

Das dritte Quantenbit (QUB3) des beispielhaften eindimensionalen Quantenregisters (QREG1D) umfasst die erste horizontale Leitung (LH1) und die dritte vertikale Leitung (LV3) sowie den dritten Quantenpunkt der dritten Spalte und ersten Reihe (NV31).The third quantum bit ( QUB3 ) of the exemplary one-dimensional quantum register (QREG1D) comprises the first horizontal line ( LH1 ) and the third vertical line ( LV3 ) and the third quantum dot of the third column and first row ( NV31 ).

Die erste horizontale Leitung (LH1) wird mit einem ersten horizontalen Strom (IH1) bestromt.The first horizontal line ( LH1 ) is started with a first horizontal stream ( IH1 ) energized.

Die erste vertikale Leitung (LV1) wird mit einem ersten vertikalen Strom (IV1) bestromt.The first vertical line ( LV1 ) is started with a first vertical stream ( IV1 ) energized.

Die zweite vertikale Leitung (LV2) wird mit einem zweiten vertikalen Strom (IV2) bestromt.The second vertical line ( LV2 ) is connected to a second vertical stream ( IV2 ) energized.

Die dritte vertikale Leitung (LV3) wird mit einem dritten vertikalen Strom (IV3) bestromt. The third vertical line ( LV3 ) is connected to a third vertical stream ( IV3 ) energized.

11 11 zeigt die beispielhafte symbolische Darstellung eines beispielhaften eindimensionalen Kernquantenregisters (CCQREG1D) mit drei Kernquantenbits (CQUB1, CQUB2, CQUB3). 11 11 shows the exemplary symbolic representation of an exemplary one-dimensional nuclear quantum register ( CCQREG1D ) with three nuclear quantum bits ( CQUB1 , CQUB2 , CQUB3 ).

Das erste Kernquantenbit (CQUB1) des beispielhaften eindimensionalen Kernquantenregisters (CCQREG1D) umfasst die erste horizontale Leitung (LH1) und die erste vertikale Leitung (LV1) sowie den ersten Kernquantenpunkt der ersten Reihe und ersten Spalte (CI11).The first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) of the exemplary one-dimensional core quantum register (CCQREG1D) comprises the first horizontal line ( LH1 ) and the first vertical line ( LV1 ) as well as the first nuclear quantum dot of the first row and first column ( CI11 ).

Das zweite Kernquantenbit (CQUB2) des beispielhaften eindimensionalen Kernquantenregisters (CCQREG1D) umfasst die erste horizontale Leitung (LH1) und die zweite vertikale Leitung (LV2) sowie den zweiten Kernquantenpunkt der zweiten Spalte und ersten Reihe (CI21).The second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) of the exemplary one-dimensional nuclear quantum register ( CCQREG1D ) includes the first horizontal line ( LH1 ) and the second vertical line ( LV2 ) and the second nuclear quantum dot of the second column and first row ( CI21 ).

Das dritte Kernquantenbit (CQUB3) des beispielhaften eindimensionalen Kernquantenregisters (CCQREG1D) umfasst die erste horizontale Leitung (LH1) und die dritte vertikale Leitung (LV3) sowie den dritten Kernquantenpunkt der dritten Spalte und ersten Reihe (CI31).The third nuclear quantum bit ( CQUB3 ) of the exemplary one-dimensional nuclear quantum register ( CCQREG1D ) comprises the first horizontal line ( LH1 ) and the third vertical line ( LV3 ) and the third nuclear quantum dot of the third column and first row ( CI31 ).

Die erste horizontale Leitung (LH1) wird mit einem ersten horizontalen Strom (IH1) bestromt.The first horizontal line ( LH1 ) is started with a first horizontal stream ( IH1 ) energized.

Die erste vertikale Leitung (LV1) wird mit einem ersten vertikalen Strom (IV1) bestromt.The first vertical line ( LV1 ) is started with a first vertical stream ( IV1 ) energized.

Die zweite vertikale Leitung (LV2) wird mit einem zweiten vertikalen Strom (IV2) bestromt.The second vertical line ( LV2 ) is connected to a second vertical stream ( IV2 ) energized.

Die dritte vertikale Leitung (LV3) wird mit einem dritten vertikalen Strom (IV3) bestromt.The third vertical line ( LV3 ) is connected to a third vertical stream ( IV3 ) energized.

12 12 zeigt die beispielhafte symbolische Darstellung eines beispielhaften zweidimensionalen Quantenregisters (QREG2D) mit drei mal drei Quantenbits (QUB11, QUB12, QUB13, QUB21, QUB22, QUB23, QUB31, QUB32, QUB33) und zugehörigen drei mal drei Quantenpunkten (NV11, NV12, NV13, NV21, NV22, NV23, NV31, NV32, NV33). 12 12 shows the exemplary symbolic representation of an exemplary two-dimensional quantum register ( QREG2D ) with three times three quantum bits ( QUB11 , QUB12 , QUB13 , QUB21 , QUB22 , QUB23 , QUB31 , QUB32 , QUB33 ) and associated three times three quantum dots ( NV11 , NV12 , NV13 , NV21 , NV22 , NV23 , NV31 , NV32 , NV33 ).

Das Quantenbit (QUB11) des beispielhaften eindimensionalen Quantenregisters (QREG1D) in der ersten Reihe und ersten Spalte umfasst die erste horizontale Leitung (LH1) und die erste vertikale Leitung (LV1) sowie den Quantenpunkt der ersten Reihe und ersten Spalte (NV11).The quantum bit ( QUB11 ) of the exemplary one-dimensional quantum register (QREG1D) in the first row and first column comprises the first horizontal line ( LH1 ) and the first vertical line ( LV1 ) and the quantum dot of the first row and first column ( NV11 ).

Das Quantenbit (QUB12) des beispielhaften eindimensionalen Quantenregisters (QREG1D) in der ersten Reihe und zweiten Spalte umfasst die erste horizontale Leitung (LH1) und die zweite vertikale Leitung (LV2) sowie den Quantenpunkt der ersten Reihe und zweiten Spalte (NV12).The quantum bit ( QUB12 ) of the exemplary one-dimensional quantum register (QREG1D) in the first row and second column comprises the first horizontal line ( LH1 ) and the second vertical line ( LV2 ) and the quantum dot of the first row and second column ( NV12 ).

Das Quantenbit (QUB13) des beispielhaften eindimensionalen Quantenregisters (QREG1D) in der ersten Reihe und dritten Spalte umfasst die erste horizontale Leitung (LH1) und die dritte vertikale Leitung (LV3) sowie den Quantenpunkt der ersten Reihe und dritten Spalte (NV13).The quantum bit ( QUB13 ) of the exemplary one-dimensional quantum register (QREG1D) in the first row and third column comprises the first horizontal line ( LH1 ) and the third vertical line ( LV3 ) and the quantum dot of the first row and third column ( NV13 ).

Das Quantenbit (QUB21) des beispielhaften eindimensionalen Quantenregisters (QREG1D) in der zweiten Reihe und ersten Spalte umfasst die zweite horizontale Leitung (LH2) und die erste vertikale Leitung (LV1) sowie den Quantenpunkt der zweiten Reihe und ersten Spalte (NV21).The quantum bit ( QUB21 ) of the exemplary one-dimensional quantum register (QREG1D) in the second row and first column comprises the second horizontal line ( LH2 ) and the first vertical line ( LV1 ) and the quantum dot of the second row and first column ( NV21 ).

Das Quantenbit (QUB22) des beispielhaften eindimensionalen Quantenregisters (QREG1D) in der zweiten Reihe und zweiten Spalte umfasst die zweite horizontale Leitung (LH2) und die zweite vertikale Leitung (LV2) sowie den Quantenpunkt der zweiten Reihe und zweiten Spalte (NV22).The quantum bit ( QUB22 ) of the exemplary one-dimensional quantum register (QREG1D) in the second row and second column comprises the second horizontal line ( LH2 ) and the second vertical line ( LV2 ) and the quantum dot of the second row and second column ( NV22 ).

Das Quantenbit (QUB23) des beispielhaften eindimensionalen Quantenregisters (QREG1D) in der zweiten Reihe und dritten Spalte umfasst die zweite horizontale Leitung (LH2) und die dritte vertikale Leitung (LV3) sowie den Quantenpunkt der zweiten Reihe und dritten Spalte (NV23).The quantum bit ( QUB23 ) of the exemplary one-dimensional quantum register (QREG1D) in the second row and third column comprises the second horizontal line ( LH2 ) and the third vertical line ( LV3 ) and the quantum dot of the second row and third column ( NV23 ).

Das Quantenbit (QUB31) des beispielhaften eindimensionalen Quantenregisters (QREG1D) in der dritten Reihe und ersten Spalte umfasst die dritte horizontale Leitung (LH3) und die erste vertikale Leitung (LV1) sowie den Quantenpunkt der dritten Reihe und ersten Spalte (NV31).The quantum bit ( QUB31 ) of the exemplary one-dimensional quantum register (QREG1D) in the third row and first column comprises the third horizontal line ( LH3 ) and the first vertical line ( LV1 ) and the quantum dot of the third row and first column ( NV31 ).

Das Quantenbit (QUB32) des beispielhaften eindimensionalen Quantenregisters (QREG1D) in der dritten Reihe und zweiten Spalte umfasst die dritte horizontale Leitung (LH3) und die zweite vertikale Leitung (LV2) sowie den Quantenpunkt der dritten Reihe und zweiten Spalte (NV32).The quantum bit ( QUB32 ) of the exemplary one-dimensional quantum register (QREG1D) in the third row and second column comprises the third horizontal line ( LH3 ) and the second vertical line ( LV2 ) and the quantum dot of the third row and second column ( NV32 ).

Das Quantenbit (QUB33) des beispielhaften eindimensionalen Quantenregisters (QREG1D) in der dritten Reihe und dritten Spalte umfasst die dritte horizontale Leitung (LH3) und die dritte vertikale Leitung (LV3) sowie den Quantenpunkt der dritten Reihe und dritten Spalte (NV33).The quantum bit ( QUB33 ) of the exemplary one-dimensional quantum register ( QREG1D ) in the third row and third column includes the third horizontal line ( LH3 ) and the third vertical line ( LV3 ) and the quantum dot of the third row and third column ( NV33 ).

Die erste horizontale Leitung (LH1) wird mit einem ersten horizontalen Strom (IH1) bestromt.The first horizontal line ( LH1 ) is started with a first horizontal stream ( IH1 ) energized.

Die zweite horizontale Leitung (LH2) wird mit einem zweiten horizontalen Strom (IH2) bestromt.The second horizontal line ( LH2 ) is combined with a second horizontal stream ( IH2 ) energized.

Die dritte horizontale Leitung (LH3) wird mit einem dritten horizontalen Strom (IH3) bestromt.The third horizontal line ( LH3 ) is combined with a third horizontal stream ( IH3 ) energized.

Die erste vertikale Leitung (LV1) wird mit einem ersten vertikalen Strom (IV1) bestromt.The first vertical line ( LV1 ) is started with a first vertical stream ( IV1 ) energized.

Die zweite vertikale Leitung (LV2) wird mit einem zweiten vertikalen Strom (IV2) bestromt.The second vertical line ( LV2 ) is connected to a second vertical stream ( IV2 ) energized.

Die dritte vertikale Leitung (LV3) wird mit einem dritten vertikalen Strom (IV3) bestromt.The third vertical line ( LV3 ) is connected to a third vertical stream ( IV3 ) energized.

13 13 zeigt die symbolische Darstellung eines zweidimensionalen Kernquantenregisters (CCQREG2D) mit drei mal drei Kernquantenbits (CQUB11, CQUB12, CQUB13, CQUB21, CQUB22, CQUB23, CQUB31, CQUB32, CQUB33) und entsprechenden drei mal drei Kernquantenpunkten (CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33). 13 13 shows the symbolic representation of a two-dimensional nuclear quantum register ( CCQREG2D ) with three times three nuclear quantum bits ( CQUB11 , CQUB12 , CQUB13 , CQUB21 , CQUB22 , CQUB23 , CQUB31 , CQUB32 , CQUB33 ) and corresponding three times three nuclear quantum dots ( CI11 , CI12 , CI13 , CI21 , CI22 , CI23 , CI31 , CI32 , CI33 ).

Das Kernquantenbit (CQUB11) des beispielhaften eindimensionalen Kernquantenregisters (CCQREG2D) in der ersten Reihe und ersten Spalte umfasst die erste horizontale Leitung (LH1) und die erste vertikale Leitung (LV1) sowie den Kernquantenpunkt der ersten Reihe und ersten Spalte (CI11).The nuclear quantum bit ( CQUB11 ) of the exemplary one-dimensional core quantum register (CCQREG2D) in the first row and first column comprises the first horizontal line ( LH1 ) and the first vertical line ( LV1 ) and the nuclear quantum dot of the first row and first column ( CI11 ).

Das Kernquantenbit (CQUB12) des beispielhaften eindimensionalen Kernquantenregisters (CCQREG2D) in der ersten Reihe und zweiten Spalte umfasst die erste horizontale Leitung (LH1) und die zweite vertikale Leitung (LV2) sowie den Kernquantenpunkt der ersten Reihe und zweiten Spalte (CI12).The nuclear quantum bit ( CQUB12 ) of the exemplary one-dimensional core quantum register (CCQREG2D) in the first row and second column comprises the first horizontal line ( LH1 ) and the second vertical line ( LV2 ) and the nuclear quantum dot of the first row and second column ( CI12 ).

Das Kernquantenbit (CQUB13) des beispielhaften eindimensionalen Kernquantenregisters (CCQREG2D) in der ersten Reihe und dritten Spalte umfasst die erste horizontale Leitung (LH1) und die dritte vertikale Leitung (LV3) sowie den Kernquantenpunkt der ersten Reihe und dritten Spalte (CI13).The nuclear quantum bit ( CQUB13 ) of the exemplary one-dimensional core quantum register (CCQREG2D) in the first row and third column comprises the first horizontal line ( LH1 ) and the third vertical line ( LV3 ) and the nuclear quantum dot of the first row and third column ( CI13 ).

Das Kernquantenbit (CQUB21) des beispielhaften eindimensionalen Kernquantenregisters (CCQREG2D) in der zweiten Reihe und ersten Spalte umfasst die zweite horizontale Leitung (LH2) und die erste vertikale Leitung (LV1) sowie den Kernquantenpunkt der zweiten Reihe und ersten Spalte (CI21).The nuclear quantum bit ( CQUB21 ) of the exemplary one-dimensional core quantum register (CCQREG2D) in the second row and first column comprises the second horizontal line ( LH2 ) and the first vertical line ( LV1 ) as well as the nuclear quantum dot of the second row and first column ( CI21 ).

Das Kernquantenbit (CQUB22) des beispielhaften eindimensionalen Kernquantenregisters (CCQREG2D) in der zweiten Reihe und zweiten Spalte umfasst die zweite horizontale Leitung (LH2) und die zweite vertikale Leitung (LV2) sowie den Kernquantenpunkt der zweiten Reihe und zweiten Spalte (CI22).The nuclear quantum bit ( CQUB22 ) of the exemplary one-dimensional core quantum register (CCQREG2D) in the second row and second column comprises the second horizontal line ( LH2 ) and the second vertical line ( LV2 ) and the nuclear quantum dot of the second row and second column ( CI22 ).

Das Kernquantenbit (CQUB23) des beispielhaften eindimensionalen Kernquantenregisters (CCQREG2D) in der zweiten Reihe und dritten Spalte umfasst die zweite horizontale Leitung (LH2) und die dritte vertikale Leitung (LV3) sowie den Kernquantenpunkt der zweiten Reihe und dritten Spalte (CI23).The nuclear quantum bit ( CQUB23 ) of the exemplary one-dimensional core quantum register (CCQREG2D) in the second row and third column comprises the second horizontal line ( LH2 ) and the third vertical line ( LV3 ) and the nuclear quantum dot of the second row and third column ( CI23 ).

Das Kernquantenbit (CQUB31) des beispielhaften eindimensionalen Kernquantenregisters (CCQREG2D) in der dritten Reihe und ersten Spalte umfasst die dritte horizontale Leitung (LH3) und die erste vertikale Leitung (LV1) sowie den Kernquantenpunkt der dritten Reihe und ersten Spalte (CI31).The nuclear quantum bit ( CQUB31 ) of the exemplary one-dimensional core quantum register (CCQREG2D) in the third row and first column comprises the third horizontal line ( LH3 ) and the first vertical line ( LV1 ) and the nuclear quantum dot of the third row and first column ( CI31 ).

Das Kernquantenbit (QUB32) des beispielhaften eindimensionalen Kernquantenregisters (CCQREG2D) in der dritten Reihe und zweiten Spalte umfasst die dritte horizontale Leitung (LH3) und die zweite vertikale Leitung (LV2) sowie den Kernquantenpunkt der dritten Reihe und zweiten Spalte (CI32).The nuclear quantum bit ( QUB32 ) of the exemplary one-dimensional core quantum register (CCQREG2D) in the third row and second column comprises the third horizontal line ( LH3 ) and the second vertical line ( LV2 ) and the nuclear quantum dot of the third row and second column ( CI32 ).

Das Kernquantenbit (CQUB33) des beispielhaften eindimensionalen Kernquantenregisters (CCQREG2D) in der dritten Reihe und dritten Spalte umfasst die dritte horizontale Leitung (LH3) und die dritte vertikale Leitung (LV3) sowie den Kernquantenpunkt der dritten Reihe und dritten Spalte (CI33).The nuclear quantum bit ( CQUB33 ) of the exemplary one-dimensional core quantum register (CCQREG2D) in the third row and third column comprises the third horizontal line ( LH3 ) and the third vertical line ( LV3 ) and the nuclear quantum dot of the third row and third column ( CI33 ).

Die erste horizontale Leitung (LH1) wird mit einem ersten horizontalen Strom (IH1) bestromt.The first horizontal line ( LH1 ) is started with a first horizontal stream ( IH1 ) energized.

Die zweite horizontale Leitung (LH2) wird mit einem zweiten horizontalen Strom (IH2) bestromt.The second horizontal line ( LH2 ) is combined with a second horizontal stream ( IH2 ) energized.

Die dritte horizontale Leitung (LH3) wird mit einem dritten horizontalen Strom (IH3) bestromt.The third horizontal line ( LH3 ) is combined with a third horizontal stream ( IH3 ) energized.

Die erste vertikale Leitung (LV1) wird mit einem ersten vertikalen Strom (IV1) bestromt.The first vertical line ( LV1 ) is started with a first vertical stream ( IV1 ) energized.

Die zweite vertikale Leitung (LV2) wird mit einem zweiten vertikalen Strom (IV2) bestromt.The second vertical line ( LV2 ) is connected to a second vertical stream ( IV2 ) energized.

Die dritte vertikale Leitung (LV3) wird mit einem dritten vertikalen Strom (IV3) bestromt.The third vertical line ( LV3 ) is connected to a third vertical stream ( IV3 ) energized.

14 14 zeigt einen beispielhaften zeitlichen Amplitudenverlauf der horizontalen Stromkomponente des horizontalen Stromes (IH) und der vertikalen Stromkomponente des vertikalen Stromes (IV) in Abhängigkeit von der Zeit (t) mit einer Phasenverschiebung von +/- π/2 zur Erzeugung eines zirkular polarisierten elektromagnetischen Feldes am Ort des Quantenpunkts (NV) bzw. des Kernquantenpunkts (CI). 14th 14th shows an exemplary amplitude curve of the horizontal current component of the horizontal current over time ( IH ) and the vertical current component of the vertical current ( IV ) as a function of time (t) with a phase shift of +/- π / 2 to generate a circularly polarized electromagnetic field at the location of the quantum dot ( NV ) or the nuclear quantum dot ( CI ).

Figur 15 und 16Figures 15 and 16

15 und 16 dienen der Veranschaulichung einer optimalen Bestromung. Zunächst wird hier auf 15 eingegangen. Am Beispiel eines Quantenbits (QUB) mit einer ersten vertikalen Abschirmleitung (SV1) und einer zweiten vertikalen Abschirmleitung (SV2) wird das Prinzip dargestellt. Die Zeichnung entspricht im Wesentlichen der 9. Zusätzlich sind eine erste vertikale Abschirmleitung (SV1) und eine zweite vertikale Abschirmleitung (SV2) und eine erste horizontale Abschirmleitung (SH1) eingezeichnet. Parallel zu einem ersten Lot (LOT) durch den Quantenpunkt (NV) können eine erste weitere Lot-Line (VLOT1) und eine zweite weitere Lot-Linie (VLOT2) durch die jeweiligen Kreuzungspunkte der entsprechenden vertikalen Abschirmleitungen (SV1, SV2) mit der horizontalen Leitung (LH) gezeichnet werden. In dem Abstand (d1) des Quantenpunkts (NV) von der Oberfläche (OF) können dann ein erster virtueller vertikaler Quantenpunkt (VVNV1) und ein zweiter virtueller Quantenpunkt (VVNV2) definiert werden. Der erste vertikale elektrische Abschirmstrom (ISV1) durch die erste vertikale Abschirmleitung (SV1) und der zweite vertikale elektrische Abschirmstrom (ISV2) durch die zweite vertikale Abschirmleitung (SV2) und der erste horizontale elektrische Abschirmstrom (ISH1) durch die erste horizontale Abschirmleitung (SH1) und der nicht eingezeichnete zweite horizontale elektrische Abschirmstrom (ISH2) durch die nicht eingezeichnete zweite horizontale Abschirmleitung (SH2) sowie der horizontale Strom (IH) durch die horizontale Leitung (IH) und der vertikale Strom (IV) durch die vertikale Leitung ergeben zusammen sechs Parameter, die frei gewählt werden können. Nun kann die Flussdichte (B_NV ) des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des Quantenpunkts (NV) am Ort des Quantenpunkts (NV) vorgegeben werden und verlangt werden, dass die erste virtuelle horizontale magnetische Flussdichte (B_VHNV1 ) am Ort des ersten virtuellen horizontalen Quantenpunkts (VHNV1) und die zweite virtuelle horizontale magnetische Flussdichte (B_VHNV2 ) am Ort des zweiten virtuellen horizontalen Quantenpunkts (VHNV2) und die erste virtuelle vertikale magnetische Flussdichte (B_VVNV) am Ort des ersten virtuellen vertikalen Quantenpunkts (VVNV1) und die zweite virtuelle vertikale magnetische Flussdichte (B_VVNV2 ) am Ort des zweiten virtuellen vertikalen Quantenpunkts (VVNV2) verschwinden. Der erste virtuelle horizontale Quantenpunkt (VHNV1) und der zweite virtuelle horizontale Quantenpunkt (VHNV2) sind in der Figur nicht eingezeichnet, da die Figur einen Querschnitt darstellt und für die Sichtbarkeit die Schnittfläche um 90° um die LOT-Achse gedreht werden muss. 16 stellt diesen Schnitt dar. 16 dient der Veranschaulichung einer optimalen Bestromung am Beispiels eines Quantenbits (QUB) mit einer ersten horizontalen Abschirmleitung (SH1) und einer zweiten horizontalen Abschirmleitung (SH2). Durch diese ausgewogene Bestromung kann das unbeabsichtigte Ansprechen von Quantenpunkten minimiert werden. 15th and 16 serve to illustrate an optimal current supply. First on here 15th received. Using the example of a quantum bit ( QUB ) with a first vertical shielding cable ( SV1 ) and a second vertical shielding line ( SV2 ) the principle is shown. The drawing essentially corresponds to the 9 . In addition, a first vertical shielding line ( SV1 ) and a second vertical shielding line ( SV2 ) and a first horizontal shielding line ( SH1 ). Parallel to a first lot ( LOT ) through the quantum dot ( NV ) a first additional lot line ( VLOT1 ) and a second further plumb line ( VLOT2 ) through the respective crossing points of the corresponding vertical shielding cables ( SV1 , SV2 ) with the horizontal line ( LH ) are drawn. In the distance ( d1 ) of the quantum dot ( NV ) from the surface ( OF ) can then be a first virtual vertical quantum dot ( VVNV1 ) and a second virtual quantum dot ( VVNV2 ) To be defined. The first vertical electrical shielding current ( ISV1 ) through the first vertical shielding cable ( SV1 ) and the second vertical electrical shielding current ( ISV2 ) through the second vertical shielding cable ( SV2 ) and the first horizontal electrical shielding current ( ISH1 ) through the first horizontal shielding line ( SH1 ) and the second horizontal electrical shielding current (not shown) ( ISH2 ) through the second horizontal shielding line (not shown) ( SH2 ) as well as the horizontal stream ( IH ) through the horizontal line ( IH ) and the vertical current ( IV ) through the vertical line result in a total of six parameters that can be freely selected. Now the flux density ( B _NV ) of the circularly polarized electromagnetic wave field to manipulate the quantum dot ( NV ) at the location of the quantum dot ( NV ) and it is required that the first virtual horizontal magnetic flux density ( B _VHNV1 ) at the location of the first virtual horizontal quantum dot ( VHNV1 ) and the second virtual horizontal magnetic flux density ( B _VHNV2 ) at the location of the second virtual horizontal quantum dot ( VHNV2 ) and the first virtual vertical magnetic flux density (B _VVNV ) at the location of the first virtual vertical quantum dot ( VVNV1 ) and the second virtual vertical magnetic flux density ( B _VVNV2 ) at the location of the second virtual vertical quantum dot ( VVNV2 ) disappear. The first virtual horizontal quantum dot ( VHNV1 ) and the second virtual horizontal quantum dot ( VHNV2 ) are not shown in the figure, since the figure shows a cross section and the cut surface must be rotated by 90 ° around the LOT axis for visibility. 16 represents this cut. 16 serves to illustrate an optimal current supply using the example of a quantum bit ( QUB ) with a first horizontal shielding cable ( SH1 ) and a second horizontal shielding line ( SH2 ). This balanced energization can minimize the unintentional response of quantum dots.

17 17 zeigt die symbolische Darstellung eines drei Bit Quantenregisters oder Kernquantenregisters mit vier horizontalen Abschirmleitungen (SH1, SH2, SH3, SH4) und zwei vertikalen Abschirmleitungen (SV1, SV2) und mit einer gemeinsamen ersten vertikalen Ansteuerleitung (LV1) und mit drei horizontalen Leitungen (LH1, LH2, LH3). 17th 17th shows the symbolic representation of a three-bit quantum register or nuclear quantum register with four horizontal shielding lines ( SH1 , SH2 , SH3 , SH4 ) and two vertical shielding cables ( SV1 , SV2 ) and with a common first vertical control line ( LV1 ) and with three horizontal lines ( LH1 , LH2 , LH3 ).

Die erste horizontale Abschirmleitung (SH1) wird mit dem ersten horizontalen Abschirmstrom (ISH1), der durch die erste horizontale Abschirmleitung (SH1) fließt, bestromt.The first horizontal shielding line ( SH1 ) is applied to the first horizontal shielding current ( ISH1 ) through the first horizontal shielding line ( SH1 ) flows, energized.

Die zweite horizontale Abschirmleitung (SH2) wird mit dem zweiten horizontalen Abschirmstrom (ISH2), der durch die zweite horizontale Abschirmleitung (SH1) fließt, bestromt.The second horizontal shielding line ( SH2 ) is connected to the second horizontal shielding current ( ISH2 ) through the second horizontal shielding cable ( SH1 ) flows, energized.

Die dritte horizontale Abschirmleitung (SH3) wird mit dem dritten horizontalen Abschirmstrom (ISH3), der durch die dritte horizontale Abschirmleitung (SH3) fließt, bestromt.The third horizontal shielding line ( SH3 ) is connected to the third horizontal shielding current ( ISH3 ) through the third horizontal shielding line ( SH3 ) flows, energized.

Die vierte horizontale Abschirmleitung (SH4) wird mit dem vierten horizontalen Abschirmstrom (ISH4), der durch die vierte horizontale Abschirmleitung (SH4) fließt, bestromt.The fourth horizontal shielding line ( SH4 ) is connected to the fourth horizontal shielding current ( ISH4 ) through the fourth horizontal shielding line ( SH4 ) flows, energized.

Die erste vertikale Abschirmleitung (SV1) wird mit dem ersten vertikalen Abschirmstrom (ISV1), der durch die erste vertikale Abschirmleitung (SV1) fließt, bestromt.The first vertical shield line ( SV1 ) is connected to the first vertical shielding current ( ISV1 ) through the first vertical shielding line ( SV1 ) flows, energized.

Die zweite vertikale Abschirmleitung (SV2) wird mit dem zweiten vertikalen Abschirmstrom (ISV2), der durch die zweite vertikale Abschirmleitung (SV2) fließt, bestromt.The second vertical shield line ( SV2 ) is connected to the second vertical shielding current ( ISV2 ) through the second vertical shielding cable ( SV2 ) flows, energized.

Die erste horizontale Leitung (LH1) wird mit dem ersten horizontalen Strom (IH1), der durch die erste horizontale Leitung (LH1) fließt, bestromt.The first horizontal line ( LH1 ) becomes with the first horizontal stream ( IH1 ) passing through the first horizontal line ( LH1 ) flows, energized.

Die zweite horizontale Leitung (LH2) wird mit dem zweiten horizontalen Strom (IH2), der durch die zweite horizontale Leitung (LH2) fließt, bestromt.The second horizontal line ( LH2 ) is connected to the second horizontal stream ( IH2 ) through the second horizontal line ( LH2 ) flows, energized.

Die dritte horizontale Leitung (LH3) wird mit dem dritten horizontalen Strom (IH3), der durch die dritte horizontale Leitung (LH3) fließt, bestromt.The third horizontal line ( LH3 ) is connected to the third horizontal stream ( IH3 ) passing through the third horizontal line ( LH3 ) flows, energized.

Die erste vertikale Leitung (LV1) wird mit dem ersten vertikalen Strom (IV1), der durch die erste vertikale Leitung (LV1) fließt, bestromt.The first vertical line ( LV1 ) becomes with the first vertical stream ( IV1 ) passing through the first vertical pipe ( LV1 ) flows, energized.

Wie leicht erkennbar ist, werden drei Szenarien benötigt, die sicherstellen, dass immer nur ein Quantenpunkt bestromt wird.As can be easily seen, three scenarios are required to ensure that only one quantum dot is energized at a time.

Wir nehmen zuerst an, dass es sich um Quantenbits (QUB1, QUB2, QUB3) mit drei Quantenpunkten (NV1, NV2, NV3) handelt.We first assume that they are quantum bits ( QUB1 , QUB2 , QUB3 ) with three quantum dots ( NV1 , NV2 , NV3 ) acts.

Im ersten Szenario A werden die vertikalen Abschirmströme (ISV1, ISV2) und die horizontalen Abschirmströme (ISH1, ISH2, ISH3, ISH4) und der erste vertikale Strom (IV1) und die horizontalen Ströme (IH1, IH2, IH3) so gewählt, dass die Flussdichte (B_NV1 ) des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des ersten Quantenpunkts (NV1) am Ort des ersten Quantenpunkts (NV1) von Null verschieden ist und die Flussdichte (B_NV2 ) des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des zweiten Quantenpunkts (NV2) am Ort des zweiten Quantenpunkts (NV2) gleich oder nahezu gleich Null ist und die Flussdichte (B_NV3 ) des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des dritten Quantenpunkts (NV3) am Ort des dritten Quantenpunkts (NV3) gleich Null oder nahezu Null ist.In the first scenario A, the vertical shielding currents ( ISV1 , ISV2 ) and the horizontal shielding currents ( ISH1 , ISH2 , ISH3 , ISH4 ) and the first vertical stream ( IV1 ) and the horizontal currents ( IH1 , IH2 , IH3 ) chosen so that the flux density ( B _NV1 ) of the circularly polarized electromagnetic wave field for manipulating the first quantum dot ( NV1 ) at the location of the first quantum dot ( NV1 ) is different from zero and the flux density ( B _NV2 ) of the circularly polarized electromagnetic wave field to manipulate the second quantum dot ( NV2 ) at the location of the second quantum dot ( NV2 ) is equal to or almost equal to zero and the flux density ( B _NV3 ) of the circularly polarized electromagnetic wave field to manipulate the third quantum dot ( NV3 ) at the location of the third quantum dot ( NV3 ) is zero or close to zero.

Im zweiten Szenario B werden die vertikalen Abschirmströme (ISV1, ISV2) und die horizontalen Abschirmströme (ISH1, ISH2, ISH3, ISH4) und der erste vertikale Strom (IV1) und die horizontalen Ströme (IH1, IH2, IH3) so gewählt, dass die Flussdichte (B_NV1 ) des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des ersten Quantenpunkts (NV1) am Ort des ersten Quantenpunkts (NV1) gleich Null oder nahezu Null ist und die Flussdichte (B_NV2 ) des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des zweiten Quantenpunkts (NV2) am Ort des zweiten Quantenpunkts (NV2) von Null verschieden ist und die Flussdichte (B_NV3 ) des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des dritten Quantenpunkts (NV3) am Ort des dritten Quantenpunkts (NV3) gleich Null oder nahezu Null ist.In the second scenario B, the vertical shielding currents ( ISV1 , ISV2 ) and the horizontal shielding currents ( ISH1 , ISH2 , ISH3 , ISH4 ) and the first vertical stream ( IV1 ) and the horizontal currents ( IH1 , IH2 , IH3 ) chosen so that the flux density ( B _NV1 ) of the circularly polarized electromagnetic wave field to manipulate the first quantum dot ( NV1 ) at the location of the first quantum dot ( NV1 ) is zero or almost zero and the flux density ( B _NV2 ) of the circularly polarized electromagnetic wave field to manipulate the second quantum dot ( NV2 ) at the location of the second quantum dot ( NV2 ) is different from zero and the flux density ( B _NV3 ) of the circularly polarized electromagnetic wave field to manipulate the third quantum dot ( NV3 ) at the location of the third quantum dot ( NV3 ) is zero or close to zero.

Im dritten Szenario C werden die vertikalen Abschirmströme (ISV1, ISV2) und die horizontalen Abschirmströme (ISH1, ISH2, ISH3, ISH4) und der erste vertikale Strom (IV1) und die horizontalen Ströme (IH1, IH2, IH3) so gewählt, dass die Flussdichte (B_NV1 ) des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des ersten Quantenpunkts (NV1) am Ort des ersten Quantenpunkts (NV1) gleich Null oder nahezu Null ist und die Flussdichte (B_NV2 ) des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des zweiten Quantenpunkts (NV2) am Ort des zweiten Quantenpunkts (NV2) gleich Null oder nahezu Null ist und die Flussdichte (B_NV3 ) des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des dritten Quantenpunkts (NV3) am Ort des dritten Quantenpunkts (NV3) von Null verschieden ist.In the third scenario C, the vertical shielding currents ( ISV1 , ISV2 ) and the horizontal shielding currents ( ISH1 , ISH2 , ISH3 , ISH4 ) and the first vertical stream ( IV1 ) and the horizontal currents ( IH1 , IH2 , IH3 ) chosen so that the flux density ( B _NV1 ) of the circularly polarized electromagnetic wave field to manipulate the first quantum dot ( NV1 ) at the location of the first quantum dot ( NV1 ) is zero or almost zero and the flux density ( B _NV2 ) of the circularly polarized electromagnetic wave field to manipulate the second quantum dot ( NV2 ) at the location of the second quantum dot ( NV2 ) is zero or almost zero and the flux density ( B _NV3 ) of the circularly polarized electromagnetic wave field to manipulate the third quantum dot ( NV3 ) at the location of the third quantum dot ( NV3 ) is different from zero.

Offensichtlich kann dann mit dem Szenario A das erste Quantenbit (QUB1) mit dem ersten Quantenpunkt (NV1) selektiert und manipuliert werden, ohne die anderen Quantenbits (QUB2, QUB3) mit den anderen Quantenpunkten (NV2, NV3) zu beeinflussen.Obviously, with scenario A, the first quantum bit ( QUB1 ) with the first quantum dot ( NV1 ) can be selected and manipulated without the other quantum bits ( QUB2 , QUB3 ) with the other quantum dots ( NV2 , NV3 ) to influence.

Offensichtlich kann dann mit dem Szenario B das zweite Quantenbit (QUB2) mit dem zweiten Quantenpunkt (NV2) selektiert und manipuliert werden, ohne die anderen Quantenbits (QUB1, QUB3) mit den anderen Quantenpunkten (NV1, NV3) zu beeinflussen.Obviously, with scenario B, the second quantum bit ( QUB2 ) with the second quantum dot ( NV2 ) can be selected and manipulated without the other quantum bits ( QUB1 , QUB3 ) with the other quantum dots ( NV1 , NV3 ) to influence.

Offensichtlich kann dann mit dem Szenario C das dritte Quantenbit (QUB3) mit dem dritten Quantenpunkt (NV3) selektiert und manipuliert werden, ohne die anderen Quantenbits (QUB1, QUB2) mit den anderen Quantenpunkten (NV1, NV2) zu beeinflussen.Obviously, with scenario C, the third quantum bit ( QUB3 ) with the third quantum dot ( NV3 ) can be selected and manipulated without the other quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) with the other quantum dots ( NV1 , NV2 ) to influence.

Dieses Szenario kann für lineare Quantenregister wie in 17 für beliebig lange Quantenregister mit mehr als 3 Quantenbits beliebig erweitert werden.This scenario can be used for linear quantum registers as in 17th for quantum registers of any length with more than 3 quantum bits.

Nun stellen wir uns vor, dass die Punkte in 17 nicht Quantenpunkte, sondern Kernquantenpunkte sind.Now let's imagine that the points in 17th are not quantum dots but nuclear quantum dots.

Wir nehmen zuerst an, dass es sich um Kernquantenbits (CQUB1, CQUB2, CQUB3) mit drei Kernquantenpunkten (CI1, CI2, CI3) handelt.We first assume that they are nuclear quantum bits ( CQUB1 , CQUB2 , CQUB3 ) with three nuclear quantum dots ( CI1 , CI2 , CI3 ) acts.

Im ersten Szenario A werden die vertikalen Abschirmströme (ISV1, ISV2) und die horizontalen Abschirmströme (ISH1, ISH2, ISH3, ISH4) und der erste vertikale Strom (IV1) und die horizontalen Ströme (IH1, IH2, IH3) so gewählt, dass die Flussdichte (B_CI1 ) des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des ersten Kernquantenpunkts (CI1) am Ort des ersten Kernquantenpunkts (CI1) von Null verschieden ist und die Flussdichte (B_CI2 ) des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) am Ort des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) gleich oder nahezu gleich Null ist und die Flussdichte (B_CI3 ) des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des dritten Kernquantenpunkts (CI3) am Ort des dritten Kernquantenpunkts (CI3) gleich Null oder nahezu Null ist.In the first scenario A, the vertical shielding currents ( ISV1 , ISV2 ) and the horizontal shielding currents ( ISH1 , ISH2 , ISH3 , ISH4 ) and the first vertical stream ( IV1 ) and the horizontal currents ( IH1 , IH2 , IH3 ) chosen so that the flux density ( B _CI1 ) of the circularly polarized electromagnetic wave field for manipulating the first nuclear quantum dot ( CI1 ) at the location of the first nuclear quantum dot ( CI1 ) is different from zero and the flux density ( B _CI2 ) of the circularly polarized electromagnetic wave field for manipulating the second nuclear quantum dot ( CI2 ) at the location of the second nuclear quantum dot ( CI2 ) is equal to or almost equal to zero and the flux density ( B _CI3 ) of the circularly polarized electromagnetic wave field for manipulating the third nuclear quantum dot ( CI3 ) at the location of the third nuclear quantum dot ( CI3 ) is zero or close to zero.

Im zweiten Szenario B werden die vertikalen Abschirmströme (ISV1, ISV2) und die horizontalen Abschirmströme (ISH1, ISH2, ISH3, ISH4) und der erste vertikale Strom (IV1) und die horizontalen Ströme (IH1, IH2, IH3) so gewählt, dass die Flussdichte (B_CI1 ) des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des ersten Kernquantenpunkts (CI1) am Ort des ersten Kernquantenpunkts (CI1) gleich Null oder nahezu Null ist und die Flussdichte (B_CI2 ) des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) am Ort des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) von Null verschieden ist und die Flussdichte (B_CI3 ) des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des dritten Kernquantenpunkts (CI3) am Ort des dritten Kernquantenpunkts (CI3) gleich Null oder nahezu Null ist.In the second scenario B, the vertical shielding currents ( ISV1 , ISV2 ) and the horizontal shielding currents ( ISH1 , ISH2 , ISH3 , ISH4 ) and the first vertical stream ( IV1 ) and the horizontal currents ( IH1 , IH2 , IH3 ) chosen so that the flux density ( B _CI1 ) of the circularly polarized electromagnetic wave field for manipulating the first nuclear quantum dot ( CI1 ) at the location of the first nuclear quantum dot ( CI1 ) is zero or almost zero and the flux density ( B _CI2 ) of the circularly polarized electromagnetic wave field for manipulating the second nuclear quantum dot ( CI2 ) at the location of the second nuclear quantum dot ( CI2 ) is different from zero and the flux density ( B _CI3 ) of the circularly polarized electromagnetic wave field for manipulating the third nuclear quantum dot ( CI3 ) at the location of the third nuclear quantum dot ( CI3 ) is zero or close to zero.

Im dritten Szenario C werden die vertikalen Abschirmströme (ISV1, ISV2) und die horizontalen Abschirmströme (ISH1, ISH2, ISH3, ISH4) und der erste vertikale Strom (IV1) und die horizontalen Ströme (IH1, IH2, IH3) so gewählt, dass die Flussdichte (B_CI1 ) des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des ersten Kernquantenpunkts (CI1) am Ort des ersten Kernquantenpunkts (CI1) gleich Null oder nahezu Null ist und die Flussdichte (B_CI2 ) des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) am Ort des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) gleich Null oder nahezu Null ist und die Flussdichte (B_CI3 ) des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des dritten Kernquantenpunkts (CI3) am Ort des dritten Kernquantenpunkts (CI3) von Null verschieden ist.In the third scenario C, the vertical shielding currents ( ISV1 , ISV2 ) and the horizontal shielding currents ( ISH1 , ISH2 , ISH3 , ISH4 ) and the first vertical stream ( IV1 ) and the horizontal currents ( IH1 , IH2 , IH3 ) chosen so that the flux density ( B _CI1 ) of the circularly polarized electromagnetic wave field for manipulating the first nuclear quantum dot ( CI1 ) at the location of the first nuclear quantum dot ( CI1 ) is zero or almost zero and the flux density ( B _CI2 ) of the circularly polarized electromagnetic wave field for manipulating the second nuclear quantum dot ( CI2 ) at the location of the second nuclear quantum dot ( CI2 ) is zero or almost zero and the flux density ( B _CI3 ) of the circularly polarized electromagnetic wave field for manipulating the third nuclear quantum dot ( CI3 ) at the location of the third nuclear quantum dot ( CI3 ) is different from zero.

Offensichtlich kann dann mit dem Szenario A das erste Kernquantenbit (CQUB1) mit dem ersten Kernquantenpunkt (CI1) selektiert und manipuliert werden, ohne die anderen Kernquantenbits (CQUB2, CQUB3) mit den anderen Kernquantenpunkten (CI2, CI3) zu beeinflussen.Obviously, with scenario A, the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) with the first nuclear quantum dot ( CI1 ) can be selected and manipulated without the other nuclear quantum bits ( CQUB2 , CQUB3 ) with the other nuclear quantum dots ( CI2 , CI3 ) to influence.

Offensichtlich kann dann mit dem Szenario B das zweite Kernquantenbit (CQUB2) mit dem zweiten Kernquantenpunkt (CI2) selektiert und manipuliert werden, ohne die anderen Kernquantenbits (CQUB1, CQUB3) mit den anderen Kernquantenpunkten (CI1, CI3) zu beeinflussen.Obviously, with scenario B, the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) with the second nuclear quantum dot ( CI2 ) can be selected and manipulated without the other nuclear quantum bits ( CQUB1 , CQUB3 ) with the other nuclear quantum dots ( CI1 , CI3 ) to influence.

Offensichtlich kann dann mit dem Szenario C das dritte Kernquantenbit (CQUB3) mit dem dritten Kernquantenpunkt (CI3) selektiert und manipuliert werden, ohne die anderen Kernquantenbits (CCQUB2) mit den anderen Kernquantenpunkten (CI1, CI2) zu beeinflussen.Obviously, with scenario C, the third nuclear quantum bit ( CQUB3 ) with the third nuclear quantum dot ( CI3 ) can be selected and manipulated without the other nuclear quantum bits ( CCQUB2 ) with the other nuclear quantum dots ( CI1 , CI2 ) to influence.

Dieses Szenario kann für lineare Kernquantenregister wie in 17 für beliebig lange Kernquantenregister mit mehr als 3 Kernquantenbits beliebig erweitert werden.This scenario can be used for linear nuclear quantum registers as in 17th can be expanded as required for nuclear quantum registers of any length with more than 3 nuclear quantum bits.

Wie leicht erkennbar ist, können 10 Ströme frei gewählt werden. Es müssen aber nur drei magnetische Flussdichten bestimmt werden. Daher ist das System mit sehr vielen Freiheitsgraden versehen. Es können also theoretisch die Abschirmleitungen (SH1, SH2, SH3, SH4, SV1, SV2) bei einem solchen Szenario weggelassen werden. Sofern mehr als zwei Metallisierungslagen vorgesehen werden, ist es sinnvoll, wenn einige Abschirmleitungen in einem anderen Winkel als 0° oder 90° über die Quantenpunkte geführt werden, um lokal das Magnetfeld durch die gemeinsame vertikale Leitung (LV1) kompensieren zu können.As can be easily seen, 10 streams can be freely selected. But only three magnetic flux densities have to be determined. The system is therefore provided with a large number of degrees of freedom. Theoretically, the shielding lines ( SH1 , SH2 , SH3 , SH4 , SV1 , SV2 ) can be omitted in such a scenario. If more than two metallization layers are provided, it makes sense if some shielding lines are led over the quantum dots at an angle other than 0 ° or 90 ° in order to locally pass the magnetic field through the common vertical line ( LV1 ) to be able to compensate.

18 18 zeigt die symbolische Darstellung eines zweidimensionalen drei x drei Bit Quantenregisters oder Kernquantenregisters mit Abschirmleitungen und Kontakten zum Auslesen der Photoelektronen. 18th 18th shows the symbolic representation of a two-dimensional three x three bit quantum register or nuclear quantum register with shielding lines and contacts for reading out the photoelectrons.

Die Vorrichtung weist vier horizontalen Abschirmleitungen (SH1, SH2, SH3, SH4) und vier vertikalen Abschirmleitungen (SV1, SV2, SV3, SV4) und mit drei vertikalen Ansteuerleitungen (LV1, LV2, LV3) und mit drei horizontalen Leitungen (LH1, LH2, LH3) auf.The device has four horizontal shielding lines ( SH1 , SH2 , SH3 , SH4 ) and four vertical shielding cables ( SV1 , SV2 , SV3 , SV4 ) and with three vertical control lines ( LV1 , LV2 , LV3 ) and with three horizontal lines ( LH1 , LH2 , LH3 ) on.

Die erste horizontale Abschirmleitung (SH1) wird mit dem ersten horizontalen Abschirmstrom (ISH1), der durch die erste horizontale Abschirmleitung (SH1) fließt, bestromt.The first horizontal shielding line ( SH1 ) is applied to the first horizontal shielding current ( ISH1 ) through the first horizontal shielding line ( SH1 ) flows, energized.

Die zweite horizontale Abschirmleitung (SH2) wird mit dem zweiten horizontalen Abschirmstrom (ISH2), der durch die zweite horizontale Abschirmleitung (SH1) fließt, bestromt.The second horizontal shielding line ( SH2 ) is connected to the second horizontal shielding current ( ISH2 ) through the second horizontal shielding cable ( SH1 ) flows, energized.

Die dritte horizontale Abschirmleitung (SH3) wird mit dem dritten horizontalen Abschirmstrom (ISH3), der durch die dritte horizontale Abschirmleitung (SH3) fließt, bestromt.The third horizontal shielding line ( SH3 ) is connected to the third horizontal shielding current ( ISH3 ) through the third horizontal shielding line ( SH3 ) flows, energized.

Die vierte horizontale Abschirmleitung (SH4) wird mit dem vierten horizontalen Abschirmstrom (ISH4), der durch die vierte horizontale Abschirmleitung (SH4) fließt, bestromt.The fourth horizontal shielding line ( SH4 ) is connected to the fourth horizontal shielding current ( ISH4 ) through the fourth horizontal shielding line ( SH4 ) flows, energized.

Die erste vertikale Abschirmleitung (SV1) wird mit dem ersten vertikalen Abschirmstrom (ISV1), der durch die erste vertikale Abschirmleitung (SV1) fließt, bestromt.The first vertical shield line ( SV1 ) is connected to the first vertical shielding current ( ISV1 ) through the first vertical shielding line ( SV1 ) flows, energized.

Die zweite vertikale Abschirmleitung (SV2) wird mit dem zweiten vertikalen Abschirmstrom (ISV2), der durch die zweite vertikale Abschirmleitung (SV2) fließt, bestromt.The second vertical shield line ( SV2 ) is connected to the second vertical shielding current ( ISV2 ) through the second vertical shielding cable ( SV2 ) flows, energized.

Die dritte vertikale Abschirmleitung (SV3) wird mit dem dritten vertikalen Abschirmstrom (ISV3), der durch die dritte vertikale Abschirmleitung (SV3) fließt, bestromt.The third vertical shield line ( SV3 ) is connected to the third vertical shielding current ( ISV3 ) through the third vertical shielding line ( SV3 ) flows, energized.

Die vierte vertikale Abschirmleitung (SV4) wird mit dem vierten vertikalen Abschirmstrom (ISV4), der durch die vierte vertikale Abschirmleitung (SV4) fließt, bestromt.The fourth vertical shield line ( SV4 ) is connected to the fourth vertical shielding current ( ISV4 ) through the fourth vertical shielding line ( SV4 ) flows, energized.

Die erste horizontale Leitung (LH1) wird mit dem ersten horizontalen Strom (IH1), der durch die erste horizontale Leitung (LH1) fließt, bestromt.The first horizontal line ( LH1 ) becomes with the first horizontal stream ( IH1 ) passing through the first horizontal line ( LH1 ) flows, energized.

Die zweite horizontale Leitung (LH2) wird mit dem zweiten horizontalen Strom (IH2), der durch die zweite horizontale Leitung (LH2) fließt, bestromt.The second horizontal line ( LH2 ) is connected to the second horizontal stream ( IH2 ) through the second horizontal line ( LH2 ) flows, energized.

Die dritte horizontale Leitung (LH3) wird mit dem dritten horizontalen Strom (IH3), der durch die dritte horizontale Leitung (LH3) fließt, bestromt.The third horizontal line ( LH3 ) is connected to the third horizontal stream ( IH3 ) passing through the third horizontal line ( LH3 ) flows, energized.

Die erste vertikale Leitung (LV1) wird mit dem ersten vertikalen Strom (IV1), der durch die erste vertikale Leitung (LV1) fließt, bestromt.The first vertical line ( LV1 ) becomes with the first vertical stream ( IV1 ) passing through the first vertical pipe ( LV1 ) flows, energized.

Die zweite vertikale Leitung (LV2) wird mit dem zweiten vertikalen Strom (IV2), der durch die zweite vertikale Leitung (LV2) fließt, bestromt.The second vertical line ( LV2 ) is connected to the second vertical stream ( IV2 ) through the second vertical line ( LV2 ) flows, energized.

Die dritte vertikale Leitung (LV3) wird mit dem dritten vertikalen Strom (IV3), der durch die dritte vertikale Leitung (LV3) fließt, bestromt.The third vertical line ( LV3 ) becomes with the third vertical stream ( IV3 ) passing through the third vertical line ( LV3 ) flows, energized.

Wie leicht zu verstehen ist, bestehen 14 Freiheitsgrade bei 9 Punkten, die zu lösen sind. Bevorzugt sollte das Gitter der Abschrimleitungen um 45° gegen die horizontalen Leitungen und vertikalen Leitungen verdreht werden, was aber einen bei den notwendigen Dimensionen schwierigen Lithografieprozess erfordert.As can be easily understood, there are 14 degrees of freedom with 9 points to be solved. The grid of the shielding lines should preferably be at 45 ° are twisted against the horizontal lines and vertical lines, but this requires a difficult lithography process given the necessary dimensions.

Figur 19Figure 19

19 zeigt ein beispielhaftes zwei Bit Quantenregister (QUREG) mit einer gemeinsamen ersten horizontalen Leitung (LH1), mehreren Abschirmleitungen und zwei Quantenpunkten (NV1, NV2). Die 19 entspricht weitestgehend der 8. Nun ist zusätzlich zur Erläuterung des Ausleseprozesses eine erste horizontale Abschrimleitung (SH1) parallel zu der ersten horizontalen Leitung (LH1) eingezeichnet. Da es sich um ein Querschnittsbild handelt ist die entsprechende zweite horizontale Abschirmleitung (SH2) die auf der anderen Seite der ersten horizontalen Leitung (LH1) ebenfalls parallel zu dieser verläuft, nicht eingezeichnet. Durch Kontakte (KV11, KH11, KV12, KH12, KV13) sind die Abschirmleitungen in diesem Beispiel mit dem Substrat verbunden. Wird nun ein Extraktionsfeld zwischen zwei parallellaufende Abschirmleitungen durch Anlegen einer Extraktionsspannung zwischen diesen angelegt, so kommt es zu einem messbaren Stromfluss, wenn die Quantenpunkte (NV1, NV2) mit grünem Licht bestrahlt werden und diese sich im richtigen Quantenzustand befinden. Weiteres kann in Petr Siyushev, Milos Nesladek, Emilie Bourgeois, Michal Gulka, Jaroslav Hruby, Takashi Yamamoto, Michael Trupke, Tokuyuki Teraji, Junichi Isoya, Fedor Jelezko, „Photoelectrical imaging and coherent spin-state readout of single nitrogen-vacancy centers in diamond“, Science 363, 728-731 (2019) 15 February 2019 gefunden werden. 19th shows an exemplary two-bit quantum register ( QUREG ) with a common first horizontal line ( LH1 ), several shielding lines and two quantum dots ( NV1 , NV2 ). The 19th largely corresponds to 8th . Now, in addition to explaining the readout process, a first horizontal screen line ( SH1 ) parallel to the first horizontal line ( LH1 ). Since this is a cross-sectional image, the corresponding second horizontal shielding line ( SH2 ) those on the other side of the first horizontal pipe ( LH1 ) also runs parallel to this, not shown. Through contacts ( KV11 , KH11 , KV12 , KH12 , KV13 ) the shielding lines are connected to the substrate in this example. If an extraction field is now applied between two parallel shielding lines by applying an extraction voltage between them, a measurable current flow occurs when the quantum dots ( NV1 , NV2 ) are irradiated with green light and they are in the correct quantum state. More can be done in Petr Siyushev, Milos Nesladek, Emilie Bourgeois, Michal Gulka, Jaroslav Hruby, Takashi Yamamoto, Michael Trupke, Tokuyuki Teraji, Junichi Isoya, Fedor Jelezko, "Photoelectrical imaging and coherent spin-state readout of single nitrogen-vacancy centers in diamond", Science 363, 728-731 (2019) February 15, 2019 being found.

Besonders bevorzugt wird diese Konstruktion in linearen Vorrichtungen, wie beispielsweise die der 10, eingesetzt.This construction is particularly preferred in linear devices such as the 10 , used.

Figur 20Figure 20

20 entspricht der 19 mit dem Unterschied, dass nun die Quantenpunkte (NV1, NV2) jeweils Teil mehrerer Kern-Elektron-Quantenregister sind. Jeder Quantenpunkt (NV1, NV2) ist in dem Beispiel der 20 Teil einer QuantenALU (QUALU1, QUALU2). 20th equals to 19th with the difference that now the quantum dots ( NV1 , NV2 ) are each part of several nuclear electron quantum registers. Each quantum dot ( NV1 , NV2 ) is in the example 20th Part of a quantum ALU ( QUALU1 , QUALU2 ).

Der erste Quantenpunkt (NV1) der ersten QuantenALU (QUALU1) kann im Beispiel der 20 mit einem ersten Kernquantenpunkt (CI1₁ ) der ersten QuantenALU (QUALU1) wechselwirken, wenn die erste vertikale Leitung (LV1) und die erste horizontale Leitung (LH1) mit einem ersten vertikalen Strom (IV1) und einem ersten horizontalen Strom (IH1) bestromt werden, die mit einer ersten Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_{RWEC1_1} ) für die erste QuantenALU (QUALU1) oder einer ersten Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_{MWCE1_1} ) für die erste QuantenALU (QUALU1) moduliert sind. Diese erste Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_{RWEC1_1} ) für die erste QuantenALU (QUALU1) und diese erste Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_{MWCE1_1} ) für die erste QuantenALU (QUALU1) werden bevorzugt in einem Initialisierungsschritt einmalig durch eine OMDR Messung gemessen. Die Messwerte werden in einem Speicher des Steuerrechners (µC) abgelegt, die dieser abruft, wenn das entsprechende Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) angesteuert werden soll. Der Steuerrechner (µC) stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.The first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum ALU ( QUALU1 ) in the example the 20th with a first nuclear quantum dot ( CI1 ₁ ) of the first quantum ALU ( QUALU1 ) interact when the first vertical line ( LV1 ) and the first horizontal line ( LH1 ) with a first vertical stream ( IV1 ) and a first horizontal stream ( IH1 ) with a first electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _{RWEC1_1} ) for the first quantum ALU ( QUALU1 ) or a first nuclear electron microwave resonance frequency ( f _{MWCE1_1} ) for the first quantum ALU ( QUALU1 ) are modulated. This first electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _{RWEC1_1} ) for the first quantum ALU ( QUALU1 ) and this first nuclear electron microwave resonance frequency ( f _{MWCE1_1} ) for the first quantum ALU ( QUALU1 ) are preferably measured once in an initialization step using an OMDR measurement. The measured values are stored in a memory of the control computer ( µC ), which it retrieves when the corresponding nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) should be controlled. The tax calculator ( µC ) then sets the frequencies accordingly.

Der erste Quantenpunkt (NV1) der ersten QuantenALU (QUALU1) kann in dem Beispiel der 20 mit einem zweiten Kernquantenpunkt (CI1₂ ) der ersten QuantenALU (QUALU1) wechselwirken, wenn die erste vertikale Leitung (LV1) und die erste horizontale Leitung (LH1) mit einem ersten vertikalen Strom (IV1) und einem ersten horizontalen Strom (IH1) bestromt werden, die mit einer zweiten Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_{RWEC2_1} ) für die erste QuantenALU (QUALU1) oder einer zweiten Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_{MWCE2_1} ) für die erste QuantenALU (QUALU1) moduliert sind. Diese zweite Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_{RWEC2_1} ) für die erste QuantenALU (QUALU1) und diese zweite Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_{MWCE2_1} ) für die erste QuantenALU (QUALU1) werden bevorzugt in dem besagten Initialisierungsschritt einmalig durch eine weitere OMDR Messung gemessen. Die Messwerte werden in einem Speicher des Steuerrechners (µC) abgelegt, die dieser abruft, wenn das entsprechende Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) angesteuert werden soll. Der Steuerrechner (µC) stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.The first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum ALU ( QUALU1 ) in the example the 20th with a second nuclear quantum dot ( CI1 ₂ ) of the first quantum ALU ( QUALU1 ) interact when the first vertical line ( LV1 ) and the first horizontal line ( LH1 ) with a first vertical stream ( IV1 ) and a first horizontal stream ( IH1 ) with a second electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _{RWEC2_1} ) for the first quantum ALU ( QUALU1 ) or a second nuclear-electron microwave resonance frequency ( f _{MWCE2_1} ) for the first quantum ALU ( QUALU1 ) are modulated. This second electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _{RWEC2_1} ) for the first quantum ALU ( QUALU1 ) and this second nuclear electron microwave resonance frequency ( f _{MWCE2_1} ) for the first quantum ALU ( QUALU1 ) are preferably measured once in the aforementioned initialization step by a further OMDR measurement. The Measured values are stored in a memory of the control computer ( µC ), which it retrieves when the corresponding nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) should be controlled. The tax calculator ( µC ) then sets the frequencies accordingly.

Der erste Quantenpunkt (NV1) der ersten QuantenALU (QUALU1) kann in dem Beispiel der 20 mit einem dritten Kernquantenpunkt (CI1₃ ) der ersten QuantenALU (QUALU1) wechselwirken, wenn die erste vertikale Leitung (LV1) und die erste horizontale Leitung (LH1) mit einem ersten vertikalen Strom (IV1) und einem ersten horizontalen Strom (IH1) bestromt werden, die mit einer dritten Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_{RWEC3_1} ) für die erste QuantenALU (QUALU1) oder einer dritte Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_{MWCE3_1} ) für die erste QuantenALU (QUALU1) moduliert sind. Diese dritte Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_{RWEC3_1} ) für die erste QuantenALU (QUALU1) und diese dritte Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_{MWCE3_1} ) für die erste QuantenALU (QUALU1) werden bevorzugt in dem besagten Initialisierungsschritt einmalig durch eine weitere OMDR Messung gemessen. Die Messwerte werden in einem Speicher des Steuerrechners (µC) abgelegt, die dieser abruft, wenn das entsprechende Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) angesteuert werden soll. Der Steuerrechner (µC) stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.The first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum ALU ( QUALU1 ) in the example the 20th with a third nuclear quantum dot ( CI1 ₃ ) of the first quantum ALU ( QUALU1 ) interact when the first vertical line ( LV1 ) and the first horizontal line ( LH1 ) with a first vertical stream ( IV1 ) and a first horizontal stream ( IH1 ) are energized with a third electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _{RWEC3_1} ) for the first quantum ALU ( QUALU1 ) or a third nuclear electron microwave resonance frequency ( f _{MWCE3_1} ) for the first quantum ALU ( QUALU1 ) are modulated. This third electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _{RWEC3_1} ) for the first quantum ALU ( QUALU1 ) and this third nuclear electron microwave resonance frequency ( f _{MWCE3_1} ) for the first quantum ALU ( QUALU1 ) are preferably measured once in the aforementioned initialization step by a further OMDR measurement. The measured values are stored in a memory of the control computer ( µC ), which it retrieves when the corresponding nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) should be controlled. The tax calculator ( µC ) then sets the frequencies accordingly.

Der zweite Quantenpunkt (NV2) der zweiten QuantenALU (QUALU2) kann Beispiel der 20 mit einem ersten Kernquantenpunkt (CI2₁ ) der zweiten QuantenALU (QUALU2) wechselwirken, wenn die zweite vertikale Leitung (LV2) und die erste horizontale Leitung (LH1) mit einem zweiten vertikalen Strom (IV2) und einem ersten horizontalen Strom (IH1) bestromt werden, die mit einer ersten Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_{RWEC1_2} ) für die zweite QuantenALU (QUALU2) oder einer ersten Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_{MWCE1_2} ) für die zweite QuantenALU (QUALU2) moduliert sind. Diese erste Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_{RWEC1_2} ) für die zweite QuantenALU (QUALU2) und diese erste Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_{MWCE1_2} ) für die zweite QuantenALU (QUALU2) werden bevorzugt in einem Initialisierungsschritt einmalig durch eine OMDR Messung gemessen. Die Messwerte werden in einem Speicher des Steuerrechners (µC) abgelegt, die dieser abruft, wenn das entsprechende Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) angesteuert werden soll. Der Steuerrechner (µC) stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.The second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum ALU ( QUALU2 ) can example of 20th with a first nuclear quantum dot ( CI2 ₁ ) of the second quantum ALU ( QUALU2 ) interact when the second vertical line ( LV2 ) and the first horizontal line ( LH1 ) with a second vertical stream ( IV2 ) and a first horizontal stream ( IH1 ) with a first electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _{RWEC1_2} ) for the second quantum ALU ( QUALU2 ) or a first nuclear electron microwave resonance frequency ( f _{MWCE1_2} ) for the second quantum ALU ( QUALU2 ) are modulated. This first electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _{RWEC1_2} ) for the second quantum ALU ( QUALU2 ) and this first nuclear electron microwave resonance frequency ( f _{MWCE1_2} ) for the second quantum ALU ( QUALU2 ) are preferably measured once in an initialization step using an OMDR measurement. The measured values are stored in a memory of the control computer ( µC ), which it retrieves when the corresponding nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) should be controlled. The tax calculator ( µC ) then sets the frequencies accordingly.

Der zweite Quantenpunkt (NV2) der zweiten QuantenALU (QUALU2) kann in dem Beispiel der 20 mit einem zweiten Kernquantenpunkt (CI2₂ ) der zweiten QuantenALU (QUALU2) wechselwirken, wenn die zweite vertikale Leitung (LV2) und die erste horizontale Leitung (LH1) mit einem zweiten vertikalen Strom (IV2) und einem ersten horizontalen Strom (IH1) bestromt werden, die mit einer zweiten Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_{RWEC2_2} ) für die zweite QuantenALU (QUALU2) oder einer zweiten Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_{MWCE2_2} ) für die zweite QuantenALU (QUALU2) moduliert sind. Diese zweite Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_{RWEC2_2} ) für die zweite QuantenALU (QUALU2) und diese zweite Kern-Elektron-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_{MWCE2_2} ) für die zweite QuantenALU (QUALU2) werden bevorzugt in dem besagten Initialisierungsschritt einmalig durch eine weitere OMDR Messung gemessen. Die Messwerte werden in einem Speicher des Steuerrechners (µC) abgelegt, die dieser abruft, wenn das entsprechende Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) angesteuert werden soll. Der Steuerrechner (µC) stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.The second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum ALU ( QUALU2 ) in the example the 20th with a second nuclear quantum dot ( CI2 ₂ ) of the second quantum ALU ( QUALU2 ) interact when the second vertical line ( LV2 ) and the first horizontal line ( LH1 ) with a second vertical stream ( IV2 ) and a first horizontal stream ( IH1 ) with a second electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _{RWEC2_2} ) for the second quantum ALU ( QUALU2 ) or a second nuclear-electron microwave resonance frequency ( f _{MWCE2_2} ) for the second quantum ALU ( QUALU2 ) are modulated. This second electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _{RWEC2_2} ) for the second quantum ALU ( QUALU2 ) and this second nuclear electron microwave resonance frequency ( f _{MWCE2_2} ) for the second quantum ALU ( QUALU2 ) are preferably measured once in the aforementioned initialization step by a further OMDR measurement. The measured values are stored in a memory of the control computer ( µC ), which it retrieves when the corresponding nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) should be controlled. The tax calculator ( µC ) then sets the frequencies accordingly.

Der zweite Quantenpunkt (NV2) der zweiten QuantenALU (QUALU2) kann in dem Beispiel der 20 mit einem dritten Kernquantenpunkt (CI2₃ ) der zweiten QuantenALU (QUALU2) wechselwirken, wenn die zweite vertikale Leitung (LV2) und die erste horizontale Leitung (LH1) mit einem zweiten vertikalen Strom (IV2) und einem ersten horizontalen Strom (IH1) bestromt werden, die mit einer dritten Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_{RWEC3_2} ) für die zweite QuantenALU (QUALU2) oder einer dritten Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_{MWCE3_2} ) für die zweite QuantenALU (QUALU2) moduliert sind. Diese dritte Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_{RWEC3_2} ) für die zweite QuantenALU (QUALU2) und diese dritte Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_{MWCE3_2} ) für die zweite QuantenALU (QUALU2) werden bevorzugt in dem besagten Initialisierungsschritt einmalig durch eine weitere OMDR Messung gemessen. Die Messwerte werden in einem Speicher des Steuerrechners (µC) abgelegt, die dieser abruft, wenn das entsprechende Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) angesteuert werden soll. Der Steuerrechner (µC) stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.The second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum ALU ( QUALU2 ) in the example the 20th with a third nuclear quantum dot ( CI2 ₃ ) of the second quantum ALU ( QUALU2 ) interact when the second vertical line ( LV2 ) and the first horizontal line ( LH1 ) with a second vertical stream ( IV2 ) and a first horizontal stream ( IH1 ) are energized with a third electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _{RWEC3_2} ) for the second quantum ALU ( QUALU2 ) or a third nuclear electron microwave resonance frequency ( f _{MWCE3_2} ) for the second quantum ALU ( QUALU2 ) are modulated. This third electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _{RWEC3_2} ) for the second quantum ALU ( QUALU2 ) and this third nuclear electron microwave resonance frequency ( f _{MWCE3_2} ) for the second quantum ALU ( QUALU2 ) are preferably measured once in the aforementioned initialization step by a further OMDR measurement. The measured values are stored in a memory of the control computer ( µC ), which it retrieves when the corresponding nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) should be controlled. The tax calculator ( µC ) then sets the frequencies accordingly.

Da die Reichweite der Kopplung der Quantenpunkte (NV1, NV2) größer ist, können diese miteinander gekoppelt werden. Der zweite Quantenpunkt (NV2) der zweiten QuantenALU (QUALU2) kann in dem Beispiel der 20 mit dem ersten Quantenpunkt (NV1) der ersten QuantenALU (QUALU1) wechselwirken, wenn die erste vertikale Leitung (LV1) und die die zweite vertikale Leitung (LV2) und die erste horizontale Leitung (LH1) mit einem ersten vertikalen Strom (IV1) und einem zweiten vertikalen Strom (IV2) und einem ersten horizontalen Strom (IH1) bestromt werden, die mit einer Elektron1-Elektron2- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWEE12 ) für die Kopplung des ersten Quantenpunkts (NV1) der ersten QuantenALU (QUALU1) mit dem zweiten Quantenpunkt (NV2) der zweiten QuantenALU (QUALU2) moduliert sind. Diese Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWEE12 ) für die Kopplung des ersten Quantenpunkts (NV1) der ersten QuantenALU (QUALU1) wird bevorzugt in dem besagten Initialisierungsschritt einmalig durch eine weitere OMDR Messung gemessen. Die Messwerte werden in einem Speicher des Steuerrechners (µC) abgelegt, die dieser abruft, wenn das entsprechende Elektron-Elektron-Quantenregister (QUREG) umfassend den ersten Quantenpunkt (NV1) und den zweiten Quantenpunkt (NV2) angesteuert werden soll. Der Steuerrechner (µC) stellt dann die Frequenzen entsprechend ein.Since the range of the coupling of the quantum dots ( NV1 , NV2 ) is larger, they can be coupled together. The second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum ALU ( QUALU2 ) in the example the 20th with the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum ALU ( QUALU1 ) interact when the first vertical line ( LV1 ) and the second vertical line ( LV2 ) and the first horizontal line ( LH1 ) with a first vertical stream ( IV1 ) and a second vertical stream ( IV2 ) and a first horizontal stream ( IH1 ) that have an electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWEE12 ) for the coupling of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum ALU ( QUALU1 ) with the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum ALU ( QUALU2 ) are modulated. This electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWEE12 ) for the coupling of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum ALU ( QUALU1 ) is preferably measured once in the said initialization step by a further OMDR measurement. The measured values are stored in a memory of the control computer ( µC ), which it retrieves when the corresponding electron-electron quantum register ( QUREG ) including the first quantum dot ( NV1 ) and the second quantum dot ( NV2 ) should be controlled. The tax calculator ( µC ) then sets the frequencies accordingly.

Figur 21Figure 21

21 dient der nochmaligen Erläuterung des Quantenbusbetriebes. Sie entspricht im Wesentlichen der 19. Die Quantenpunkte (NV), die bevorzugt NV-Zentren in einer bevorzugt praktisch isotopenreinem ¹²C-Diamantschicht sind, können über größere Entfernungen gekoppelt werden. Sie erfüllen die Funktion des sogenannten „flying Q-bits“. Mit ihnen werden Abhängigkeiten über größere Entfernungen innerhalb der Vorrichtung transportiert, während die eigentliche Berechnung in den Kernquantenpunkten, die in diesem Beispiel eines Diamanten als Substrat (D) bevorzugt aus ¹³C-lsotopen bestehen, stattfindet. Dies hat den Vorteil, dass die T2-Zeiten in den Kernquantenbits dann wesentlich länger sind. Die Quantenpunkte (NV1, NV2) spielen also in etwa die Rolle von Anschlüssen der QuantenALUs (QUALU1, QUALU2). 21st serves to explain the quantum bus operation again. It essentially corresponds to 19th . The quantum dots ( NV ), which are preferably NV centers in a preferably practically isotopically pure ¹² C diamond layer, can use larger distances can be coupled. They fulfill the function of the so-called “flying Q-bit”. They are used to transport dependencies over greater distances within the device, while the actual calculation takes place in the nuclear quantum dots, which in this example are a diamond as a substrate ( D. ) preferably consist of ¹³ C isotopes takes place. This has the advantage that the T2 times in the nuclear quantum bits are then significantly longer. The quantum dots ( NV1 , NV2 ) thus play roughly the role of connections of the quantum ALUs ( QUALU1 , QUALU2 ).

Dieser Quantenbus (QUBUS) bestehend aus einer mehr oder weniger verzweigten Kette von Quantenpunkten (NV1, NV2) und den lokalen Kernquantenpunkten (CI1₁ , CI1₂ , CI1₃ , CI2₁ , CI2₂ , CI2₃ ), die über die Quantenpunkte (NV1, NV2) an den eigentlichen Quantenbus angeschlossen sind, stellt den Kern der Erfindung und das Herz des Quanten-Computers dar.This quantum bus ( QUBUS ) consisting of a more or less branched chain of quantum dots ( NV1 , NV2 ) and the local nuclear quantum dots ( CI1 ₁ , CI1 ₂ , CI1 ₃ , CI2 ₁ , CI2 ₂ , CI2 ₃ ), which via the quantum dots ( NV1 , NV2 ) are connected to the actual quantum bus, represents the core of the invention and the heart of the quantum computer.

Figur 22Figure 22

22 zeigt beispielhaft die Anordnung für ein beispielhaftes Fünf-Bit-Quantenregister in stark vereinfachter Form in der Aufsicht. Die fünf Quantenpunkte (NV1, NV2, NV3, NV4, NV5) sind linear angeordnet und können durch eine gemeinsame erste horizontale Leitung (LH1) angesteuert werden. Senkrecht dazu sind in einer anderen Metallisierungsebene die erste vertikale Leitung (LV1) zur Ansteuerung des ersten Quantenpunkts (NV1) und die zweite vertikale Leitung (LV2) zur Ansteuerung des zweiten Quantenpunkts (NV2) und die dritte vertikale Leitung (LV3) zur Ansteuerung des dritten Quantenpunkts (NV3) und die vierte vertikale Leitung (LV4) zur Ansteuerung des vierten Quantenpunkts (NV4) und die fünfte vertikale Leitung (LV5) zur Ansteuerung des fünften Quantenpunkts (NV5) gefertigt. Die Vorrichtung des Beispiels der 22 weist nur eine erste horizontale Abschirmleitung (SH1) und eine zweite horizontale Abschirmleitung (SH2) auf. Vertikale Abschirmleitungen sind in dem Beispiel nicht vorgesehen. Durch Anlegen einer Spannung zwischen der horizontalen Abschirmleitung (SH1) und der zweiten horizontalen Abschirmleitung (SH2) können die Photoelektronen ausgelesen werden. 22nd shows an example of the arrangement for an exemplary five-bit quantum register in a greatly simplified form in plan view. The five quantum dots ( NV1 , NV2 , NV3 , NV4 , NV5 ) are arranged linearly and can be connected by a common first horizontal line ( LH1 ) can be controlled. The first vertical line ( LV1 ) to control the first quantum dot ( NV1 ) and the second vertical line ( LV2 ) to control the second quantum dot ( NV2 ) and the third vertical line ( LV3 ) to control the third quantum dot ( NV3 ) and the fourth vertical line ( LV4 ) to control the fourth quantum dot ( NV4 ) and the fifth vertical line ( LV5 ) to control the fifth quantum dot ( NV5 ) manufactured. The device of the example of 22nd has only a first horizontal shielding line ( SH1 ) and a second horizontal shielding line ( SH2 ) on. Vertical shielding lines are not provided in the example. By applying a voltage between the horizontal shielding line ( SH1 ) and the second horizontal shielding cable ( SH2 ) the photoelectrons can be read out.

Figur 23Figure 23

23 zeigt das Blockdiagramm eines beispielhaften Quantencomputers mit einem beispielhaften schematisch angedeuteten Drei-Bit-Quantenregister, das ggf. auch z.B. durch ein Drei-Bit-Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) mit drei QuantenALUs ersetzt werden könnte. 23 shows the block diagram of an exemplary quantum computer with an exemplary schematically indicated three-bit quantum register, which could possibly also be replaced, for example, by a three-bit core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) with three quantum ALUs.

Der Kern der beispielhaften Ansteuervorrichtung der 23 ist eine Steuervorrichtung (µC) die bevorzugt ein Steuerrechner (µC) ist. Bevorzugt weist die Gesamtvorrichtung eine Magnetfeldkontrolle (MFC) auf, die ihre Betriebsparameter bevorzugt von der besagten Steuervorrichtung (µC) erhält und bevorzugt Betriebsstatusdaten an diese Steuervorrichtung (µC) zurückgibt. Die Magnetfeldkontrolle (MFC) ist bevorzugt ein Regler, dessen Aufgabe es ist, ein externes magnetisches Feld durch aktive Gegenregelung zu kompensieren. Bevorzugt nutzt die Magnetfeldkontrolle (MFC) hierfür einen Magnetfeldsensor (MFS), der bevorzugt den magnetischen Fluss in der Vorrichtung bevorzugt in der Nähe der Quantenpunkte erfasst. Bevorzugt handelt es sich bei dem Magnetfeldsensor (MFS) um einen Quantensensor. Hier sei auf die Anmeldungen DE 10 2018 127 394 A1 , DE 10 2019 120 076.8 und DE 10 2019 121 137.9 verwiesen. Mit Hilfe einer Magnetfeldkontrollvorrichtung (MFK) regelt die Magnetfeldkontrolle (MFC) die magnetische Flussdichte nach. Bevorzugt wird ein Quantensensor verwendet, da dieser die höhere Genauigkeit aufweist, um das Magnetfeld ausreichend zu stabilisieren.The core of the exemplary control device of 23 is a control device ( µC ) which prefers a tax computer ( µC ) is. The overall device preferably has a magnetic field control ( MFC ), which their operating parameters preferentially from said control device ( µC ) receives and prefers operating status data to this control device ( µC ) returns. The magnetic field control ( MFC ) a controller is preferred, the task of which is to compensate for an external magnetic field by active counter-regulation. The magnetic field control preferably uses ( MFC ) a magnetic field sensor ( MFS ), which preferably detects the magnetic flux in the device, preferably in the vicinity of the quantum dots. The magnetic field sensor is preferably ( MFS ) to a quantum sensor. Here is the registration DE 10 2018 127 394 A1 , DE 10 2019 120 076.8 and DE 10 2019 121 137.9 referenced. With the help of a magnetic field control device ( MFK ) regulates the magnetic field control ( MFC ) the magnetic flux density. A quantum sensor is preferably used, since it has the higher accuracy in order to sufficiently stabilize the magnetic field.

Die Steuervorrichtung steuert bevorzugt über eine Kontrolleinheit A (CBA) die horizontalen und vertikalen Treiberstufen an, die bevorzugt die horizontalen Leitungen und vertikalen Leitungen mit den jeweiligen horizontalen und vertikalen Strömen bestromen und die richtigen Frequenzen und zeitlichen Burst-Dauern erzeugen.The control device preferably controls via a control unit A ( CBA ) the horizontal and vertical driver stages, which preferably energize the horizontal lines and vertical lines with the respective horizontal and vertical currents and generate the correct frequencies and temporal burst durations.

Die Kontrolleinheit A stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung (µC) die Frequenz und die Pulsdauer des ersten horizontalen Abschirmstromes (ISH1) für die erste horizontale Abschirmleitung (SH1) in der ersten horizontalen Treiberstufe (HD1) ein.The control unit A provides according to the specifications of the control device ( µC ) the frequency and the pulse duration of the first horizontal shielding current ( ISH1 ) for the first horizontal shielding line ( SH1 ) in the first horizontal driver stage ( HD1 ) one.

Die Kontrolleinheit A stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung (µC) die Frequenz und die Pulsdauer des ersten horizontalen Stromes (IH1) für die erste horizontale Leitung (LH1) in der ersten horizontalen Treiberstufe (HD1) ein.The control unit A provides according to the specifications of the control device ( µC ) the frequency and the pulse duration of the first horizontal current ( IH1 ) for the first horizontal pipe ( LH1 ) in the first horizontal driver stage ( HD1 ) one.

Die Kontrolleinheit A stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung (µC) die Frequenz und die Pulsdauer des zweiten horizontalen Abschirmstromes (ISH2) für die zweite horizontale Abschirmleitung (SH2) in der ersten horizontalen Treiberstufe (HD1) und der in der zweiten horizontalen Treiberstufe (HD2) ein.The control unit A provides according to the specifications of the control device ( µC ) the frequency and the pulse duration of the second horizontal shielding current ( ISH2 ) for the second horizontal shielding cable ( SH2 ) in the first horizontal driver stage ( HD1 ) and the one in the second horizontal driver stage ( HD2 ) one.

Die Kontrolleinheit A stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung (µC) die Frequenz und die Pulsdauer des zweiten horizontalen Stromes (IH2) für die zweite horizontale Leitung (LH2) in der zweiten horizontalen Treiberstufe (HD2) ein.The control unit A provides according to the specifications of the control device ( µC ) the frequency and the pulse duration of the second horizontal current ( IH2 ) for the second horizontal line ( LH2 ) in the second horizontal driver stage ( HD2 ) one.

Die Kontrolleinheit A stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung (µC) die Frequenz und die Pulsdauer des dritten horizontalen Abschirmstromes (ISH3) für die dritte horizontale Abschirmleitung (SH3) in der zweiten horizontalen Treiberstufe (HD2) und der in der dritten horizontalen Treiberstufe (HD3) ein.The control unit A provides according to the specifications of the control device ( µC ) the frequency and the pulse duration of the third horizontal shielding current ( ISH3 ) for the third horizontal shielding line ( SH3 ) in the second horizontal driver stage ( HD2 ) and the one in the third horizontal driver stage ( HD3 ) one.

Die Kontrolleinheit A stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung (µC) die Frequenz und die Pulsdauer des dritten horizontalen Stromes (IH3) für die dritte horizontale Leitung (LH3) in der dritten horizontalen Treiberstufe (HD3) ein.The control unit A provides according to the specifications of the control device ( µC ) the frequency and the pulse duration of the third horizontal current ( IH3 ) for the third horizontal line ( LH3 ) in the third horizontal driver stage ( HD3 ) one.

Die Kontrolleinheit A stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung (µC) die Frequenz und die Pulsdauer des vierten horizontalen Abschirmstromes (ISH4) für die vierte horizontale Abschirmleitung (SH4) in der dritten horizontalen Treiberstufe (HD2) und in der vierten horizontalen Treiberstufe (HD4), die aus Platzmangel nur angedeutet ist, ein.The control unit A provides according to the specifications of the control device ( µC ) the frequency and the pulse duration of the fourth horizontal shielding current ( ISH4 ) for the fourth horizontal shielding cable ( SH4 ) in the third horizontal driver stage ( HD2 ) and in the fourth horizontal driver stage ( HD4 ), which is only indicated for lack of space.

Die Kontrolleinheit A stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung (µC) die Frequenz und die Pulsdauer des ersten vertikalen Abschirmstromes (ISV1) für die erste vertikale Abschirmleitung (SV1) in der ersten vertikalen Treiberstufe (HV1) ein.The control unit A provides according to the specifications of the control device ( µC ) the frequency and the pulse duration of the first vertical shielding current ( ISV1 ) for the first vertical shielding line ( SV1 ) in the first vertical driver stage ( HV1 ) one.

Die Kontrolleinheit A stellt entsprechend den Vorgaben der Steuervorrichtung (µC) die Frequenz und die Pulsdauer des ersten vertikalen Stromes (IV1) für die erste vertikale Leitung (LV1) in der ersten vertikalen Treiberstufe (VD1) ein.The control unit A provides according to the specifications of the control device ( µC ) the frequency and the pulse duration of the first vertical current ( IV1 ) for the first vertical line ( LV1 ) in the first vertical driver stage ( VD1 ) one.

Synchronisiert durch die Kontrolleinheit A speisen diese Treiberstufen (VD1, HD1, HD2, HD3, HD4) ihren Strom in einem festen Phasenverhältnis bezogen auf einen gemeinsamen Synchronisationszeitpunkt in die Leitungen (SV1, LV1, SV2, SH1, LH1, SH2, LH2, SH3, LH3, SH4) ein.Synchronized by the control unit A, these driver stages feed ( VD1 , HD1 , HD2 , HD3 , HD4 ) their current in a fixed phase relationship based on a common synchronization time in the lines ( SV1 , LV1 , SV2 , SH1 , LH1 , SH2 , LH2 , SH3 , LH3 , SH4 ) one.

Zuvor konfiguriert eine Kontrolleinheit B eine erste horizontale Empfängerstufe (HS1) in der Art, dass sie die von der ersten horizontalen Treiberstufe (HD1) eingespeisten Ströme auf der anderen Seite der Leitungen wieder entnimmt.Before this, a control unit B configures a first horizontal receiver stage ( HS1 ) in such a way that they are used by the first horizontal driver stage ( HD1 ) withdraws the fed-in currents on the other side of the lines.

Zuvor konfiguriert die Kontrolleinheit B eine zweite horizontale Empfängerstufe (HS2) in der Art, dass sie die von der zweiten horizontalen Treiberstufe (HD2) eingespeisten Ströme auf der anderen Seite der Leitungen wieder entnimmt.Before this, control unit B configures a second horizontal receiver stage ( HS2 ) in such a way that they are used by the second horizontal driver stage ( HD2 ) withdraws the fed-in currents on the other side of the lines.

Zuvor konfiguriert die Kontrolleinheit B eine dritte horizontale Empfängerstufe (HS3) in der Art, dass sie die von der dritten horizontalen Treiberstufe (HD3) eingespeisten Ströme auf der anderen Seite der Leitungen wieder entnimmt.Before this, control unit B configures a third horizontal receiver level ( HS3 ) in such a way that they are used by the third horizontal driver stage ( HD3 ) withdraws the fed-in currents on the other side of the lines.

Zuvor konfiguriert die Kontrolleinheit B eine erste vertikale Empfängerstufe (VS1) in der Art, dass sie die von der ersten vertikalen Treiberstufe (VD1) eingespeisten Ströme auf der anderen Seite der Leitungen wieder entnimmt.Before this, the control unit B configures a first vertical receiver stage ( VS1 ) in such a way that they are used by the first vertical driver stage ( VD1 ) withdraws the fed-in currents on the other side of the lines.

Des Weiteren weist das beispielhafte System der 23 eine Lichtquelle (LED) für „grünes Licht“ im Sinne dieser Schrift auf. Mittels eines Lichtquellentreibers (LEDDR) kann die Steuervorrichtung (µC) die Quantenpunkte mit dem „grünen Licht“ bestrahlen. Bei Bestrahlung mit diesem „grünen Licht“ werden Fotoelektronen erzeigt, die durch die erste horizontale Empfängerstufe (HS1) und/oder die zweite horizontale Empfängerstufe (HS2) und/oder die dritte horizontale Empfängerstufe (HS3) und/oder die erste vertikale Empfängerstufe (VS1) durch Anlegen eines Extraktionsfeldes beispielsweise an die angeschlossenen Abschirmleitungen abgesaugt werden können.Furthermore, the exemplary system of 23 a light source ( LED ) for “green light” in the sense of this document. Using a light source driver ( LEDDR ) the control device ( µC ) irradiate the quantum dots with the "green light". When irradiated with this "green light", photoelectrons are produced, which through the first horizontal receiver stage ( HS1 ) and / or the second horizontal receiver stage ( HS2 ) and / or the third horizontal receiver stage ( HS3 ) and / or the first vertical receiver stage ( VS1 ) can be extracted by creating an extraction field, for example on the connected shielding lines.

Figur 24Figure 24

24 zeigt eine beispielhafte symbolische horizontale Anordnung eines Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) mit zwei QuantenALUs (QUALU1, QUALU2). Die symbolische Darstellung korrespondiert mit der Darstellung eines Quantenbusses (QUBUS) mit zwei QuantenALUs (QUALU1, QUALU2) der 20. 24 shows an exemplary symbolic horizontal arrangement of a core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) with two quantum ALUs ( QUALU1 , QUALU2 ). The symbolic representation corresponds to the representation of a quantum bus ( QUBUS ) with two quantum ALUs ( QUALU1 , QUALU2 ) the 20th .

Da wir das Netzwerk im Folgenden immer komplexer aufbauen werden, werden die Indices bereits hier so gewählt, dass zweidimensionale und nicht nur lineare Anordnungen abgedeckt werden.Since we will build up the network more and more complex in the following, the indices are already selected here so that two-dimensional and not just linear arrangements are covered.

Ein erster Quantenpunkt (NV11) der ersten Zeile und ersten Spante der Anordnung und ein zweiter Quantenpunkt (NV12) der ersten Zeile und zweiten Zeile der Anordnung sind längs der ersten horizontalen Leitung (LH1) angeordnet. Der erste Quantenpunkt (NV11) und der zweite Quantenpunkt (NV12) bilden ein Quantenregister (QUREG1112). Der erste Quantenpunkt (NV11) in der ersten Zeile und ersten Spalte ist der Anschluss der ersten QuantenALU (QUALU11) in der ersten Zeile und ersten Spalte. Der erste Quantenpunkt (NV11) in der ersten Zeile und ersten Spalte ist der Anschluss der ersten QuantenALU (QUALU11) in der ersten Zeile und ersten Spalte. Der zweite Quantenpunkt (NV12) in der ersten Zeile und zweiten Spalte ist der Anschluss der zweiten QuantenALU (QUALU12) in der ersten Zeile und zweiten Spalte.A first quantum dot ( NV11 ) of the first row and first frame of the arrangement and a second quantum dot ( NV12 ) the first row and second row of the array are along the first horizontal line ( LH1 ) arranged. The first quantum dot ( NV11 ) and the second quantum dot ( NV12 ) form a quantum register (QUREG1112). The first quantum dot ( NV11 ) in the first row and first column is the connection of the first quantum ALU ( QUALU11 ) in the first row and first column. The first quantum dot ( NV11 ) in the first row and first column is the connection of the first quantum ALU ( QUALU11 ) in the first row and first column. The second quantum dot ( NV12 ) in the first row and second column is the connection of the second quantum ALU ( QUALU12 ) in the first row and second column.

Dem ersten Quantenpunkt (NV11) der ersten Spalte und ersten Zeile ist eine erste vertikale Leitung (LV1) zugeordnet.The first quantum dot ( NV11 ) of the first column and first row is a first vertical line ( LV1 ) assigned.

Dem zweiten Quantenpunkt (NV12) der zweiten Spalte und ersten Zeile ist eine zweite vertikale Leitung (LV2) zugeordnet.The second quantum dot ( NV12 ) of the second column and first row is a second vertical line ( LV2 ) assigned.

Ein erster Kernquantenpunkt (CI11₁ ) der ersten QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und ersten Zeile bildet zusammen mit dem ersten Quantenpunkt (NV11) der ersten Zeile und ersten Spalte ein erstes Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG11₁) der ersten QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und ersten Zeile.A first nuclear quantum dot ( CI11 ₁ ) of the first quantum ALU ( QUALU11 ) of the first column and first line forms together with the first quantum dot ( NV11 ) the first row and first column a first nuclear electron quantum register (CEQUREG11 ₁ ) of the first quantum ALU ( QUALU11 ) of the first column and first line.

Ein zweiter Kernquantenpunkt (CI11₂ ) der ersten QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und ersten Zeile bildet zusammen mit dem ersten Quantenpunkt (NV11) der ersten Zeile und ersten Spalte ein zweites Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG11₂) der ersten QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und ersten Zeile.A second nuclear quantum dot ( CI11 ₂ ) of the first quantum ALU ( QUALU11 ) of the first column and first row together with the first quantum dot ( NV11 ) of the first row and first column a second nucleus electron quantum register (CEQUREG11 ₂ ) of the first quantum ALU ( QUALU11 ) of the first column and first line.

Ein dritter Kernquantenpunkt (CI11₃ ) der ersten QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und ersten Zeile bildet zusammen mit dem ersten Quantenpunkt (NV11) der ersten Zeile und ersten Spalte ein drittes Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG11₃) der ersten QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und ersten Zeile.A third nuclear quantum dot ( CI11 ₃ ) of the first quantum ALU ( QUALU11 ) of the first column and first row together with the first quantum dot ( NV11 ) the first row and first column a third nucleus electron quantum register (CEQUREG11 ₃ ) of the first quantum ALU ( QUALU11 ) of the first column and first line.

Ein vierter Kernquantenpunkt (CI11₄ ) der ersten QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und ersten Zeile bildet zusammen mit dem ersten Quantenpunkt (NV11) der ersten Zeile und ersten Spalte ein viertes Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG11₄) der ersten QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und ersten Zeile.A fourth nuclear quantum dot ( CI11 ₄ ) of the first quantum ALU ( QUALU11 ) of the first column and first row together with the first quantum dot ( NV11 ) the first row and first column a fourth nucleus-electron quantum register (CEQUREG11 ₄ ) of the first quantum ALU ( QUALU11 ) of the first column and first line.

Das vierte Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG11₄) der ersten QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und ersten Zeile und das dritte Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG11₃) der ersten QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und ersten Zeile und das zweite Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG11₂) der ersten QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und ersten Zeile und das erste Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG11₁) der ersten QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und ersten Zeile bilden die erste QuantenALU der ersten Zeile und ersten Spalte.The fourth nuclear electron quantum register (CEQUREG11 ₄ ) of the first quantum ALU ( QUALU11 ) of the first column and first line and the third nuclear electron quantum register (CEQUREG11 ₃ ) of the first quantum ALU ( QUALU11 ) of the first column and first row and the second nuclear electron quantum register (CEQUREG11 ₂ ) of the first quantum ALU ( QUALU11 ) of the first column and first row and the first nuclear electron quantum register (CEQUREG11 ₁ ) of the first quantum ALU ( QUALU11 ) of the first column and first row form the first quantum ALU of the first row and first column.

Ein erster Kernquantenpunkt (CI12₁ ) der zweiten QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und ersten Zeile bildet zusammen mit dem zweiten Quantenpunkt (NV12) der ersten Zeile und zweiten Spalte ein erstes Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG12₁) der zweiten QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und ersten Zeile.A first nuclear quantum dot ( CI12 ₁ ) of the second quantum ALU ( QUALU12 ) of the second column and first row together with the second quantum dot ( NV12 ) the first row and second column a first nuclear electron quantum register (CEQUREG12 ₁ ) of the second quantum ALU ( QUALU12 ) of the second column and first row.

Ein zweiter Kernquantenpunkt (CI12₂ ) der zweiten QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und ersten Zeile bildet zusammen mit dem zweiten Quantenpunkt (NV12) der ersten Zeile und zweiten Spalte ein zweites Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG12₂) der zweiten QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und ersten Zeile.A second nuclear quantum dot ( CI12 ₂ ) of the second quantum ALU ( QUALU12 ) of the second column and first row together with the second quantum dot ( NV12 ) the first row and second column a second nuclear electron quantum register (CEQUREG12 ₂ ) of the second quantum ALU ( QUALU12 ) of the second column and first row.

Ein dritter Kernquantenpunkt (CI12₃ ) der zweiten QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und ersten Zeile bildet zusammen mit dem zweiten Quantenpunkt (NV12) der ersten Zeile und zweiten Spalte ein drittes Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG12₃) der zweiten QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und ersten Zeile.A third nuclear quantum dot ( CI12 ₃ ) of the second quantum ALU ( QUALU12 ) of the second column and first row together with the second quantum dot ( NV12 ) the first row and second column a third nucleus electron quantum register (CEQUREG12 ₃ ) of the second quantum ALU ( QUALU12 ) of the second column and first row.

Ein vierter Kernquantenpunkt (CI12₄ ) der zweiten QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und ersten Zeile bildet zusammen mit dem zweiten Quantenpunkt (NV12) der ersten Zeile und zweiten Spalte ein viertes Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG12₄) der zweiten QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und ersten Zeile.A fourth nuclear quantum dot ( CI12 ₄ ) of the second quantum ALU ( QUALU12 ) of the second column and first row together with the second quantum dot ( NV12 ) the first row and second column a fourth nucleus electron quantum register (CEQUREG12 ₄ ) of the second quantum ALU ( QUALU12 ) of the second column and first row.

Das vierte Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG12₄) der zweiten QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und ersten Zeile und das dritte Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG12₃) der zweiten QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und ersten Zeile und das zweite Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG12₂) der zweiten QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und ersten Zeile und das erste Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG12₁) der zweiten QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und ersten Zeile bilden die zweite QuantenALU (QUALU12) der ersten Zeile und zweiten Spalte.The fourth nuclear electron quantum register (CEQUREG12 ₄ ) of the second quantum ALU ( QUALU12 ) of the second column and first row and the third nuclear electron quantum register (CEQUREG12 ₃ ) of the second quantum ALU ( QUALU12 ) of the second column and first row and the second nuclear electron quantum register (CEQUREG12 ₂ ) of the second quantum ALU ( QUALU12 ) of the second column and first row and the first nuclear electron quantum register (CEQUREG12 ₁ ) of the second quantum ALU ( QUALU12 ) of the second column and first row form the second quantum ALU ( QUALU12 ) of the first row and second column.

Figur 25Figure 25

25 zeigt eine beispielhafte symbolische horizontale Anordnung eines Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) mit vier QuantenALUs (QUALU1, QUALU2, QUALU3, QUALU4). Die Quantenpunkte der QuantenALUs sind längs der gemeinsamen ersten horizontalen Leitung (LH1) angeordnet. 25th shows an exemplary symbolic horizontal arrangement of a core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) with four quantum ALUs ( QUALU1 , QUALU2 , QUALU3 , QUALU4 ). The quantum dots of the quantum ALUs are along the common first horizontal line ( LH1 ) arranged.

Die erste QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und ersten Zeile umfasst vier Kernquantenbits (CI11₁ , CI11₂ , CI11₃ , CI11₄ ). Sie wird zusätzlich durch eine erste vertikale Leitung (LV1) angesteuert.The first quantum ALU ( QUALU11 ) of the first column and first row comprises four nuclear quantum bits ( CI11 ₁ , CI11 ₂ , CI11 ₃ , CI11 ₄ ). It is also supported by a first vertical line ( LV1 ) controlled.

Die zweite QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und ersten Zeile umfasst vier Kernquantenbits (CI12₁ , CI12₂ , CI12₃ , CI12₄ ). Sie wird zusätzlich durch eine zweite vertikale Leitung (LV2) angesteuert.The second quantum ALU ( QUALU12 ) of the second column and first row comprises four nuclear quantum bits ( CI12 ₁ , CI12 ₂ , CI12 ₃ , CI12 ₄ ). It is also supported by a second vertical line ( LV2 ) controlled.

Die dritte QuantenALU (QUALU13) der dritten Spalte und ersten Zeile umfasst vier Kernquantenbits (CI13₁ , CI13₂ , CI13₃ , CI13₄ ). Sie wird zusätzlich durch eine dritte vertikale Leitung (LV3) angesteuert.The third quantum ALU ( QUALU13 ) the third column and first row comprises four nuclear quantum bits ( CI13 ₁ , CI13 ₂ , CI13 ₃ , CI13 ₄ ). It is also supported by a third vertical line ( LV3 ) controlled.

Die vierte QuantenALU (QUALU14) der vierten Spalte und ersten Zeile umfasst vier Kernquantenbits (CI14₁ , CI14₂ , CI14₃ , CI14₄ ). Sie wird zusätzlich durch eine vierte vertikale Leitung (LV4) angesteuert. The fourth quantum ALU ( QUALU14 ) the fourth column and first row includes four Nuclear quantum bits ( CI14 ₁ , CI14 ₂ , CI14 ₃ , CI14 ₄ ). It is also supported by a fourth vertical line ( LV4 ) controlled.

Figur 26Figure 26

26 zeigt eine beispielhafte symbolische horizontale Anordnung eines Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) mit vier QuantenALUs (QUALU11, QUALU12, QUALU13, QUALU23) über Eck. 26th shows an exemplary symbolic horizontal arrangement of a core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) with four quantum ALUs ( QUALU11 , QUALU12 , QUALU13 , QUALU23 ) across the corner.

Der Quantenpunkt (NV11) der ersten QuantenALU (QUALU11) der ersten Zeile und ersten Spalte und der Quantenpunkt (NV12) der zweiten QuantenALU (QUALU12) der ersten Zeile und zweiten Spalte und der Quantenpunkt (NV13) der dritten QuantenALU (QUALU13) der ersten Zeile und dritten Spalte sind längs der gemeinsamen ersten horizontalen Leitung (LH1) angeordnet.The quantum dot ( NV11 ) of the first quantum ALU ( QUALU11 ) the first row and first column and the quantum dot ( NV12 ) of the second quantum ALU ( QUALU12 ) of the first row and second column and the quantum dot ( NV13 ) of the third quantum ALU ( QUALU13 ) of the first row and third column are along the common first horizontal line ( LH1 ) arranged.

Der Quantenpunkt (NV13) der dritten QuantenALU (QUALU13) der ersten Zeile und dritten Spalte und der Quantenpunkt (NV23) der vierten QuantenALU (QUALU23) der zweiten Zeile und dritten Spalte sind längs der gemeinsamen dritten vertikalen Leitung (LV3) angeordnet.The quantum dot ( NV13 ) of the third quantum ALU ( QUALU13 ) of the first row and third column and the quantum dot ( NV23 ) of the fourth quantum ALU ( QUALU23 ) of the second row and third column are along the common third vertical line ( LV3 ) arranged.

Die erste QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und ersten Zeile umfasst vier Kernquantenbits (CI11₁ , CI11₂ , CI11₃ , CI11₄ ). Sie wird zusätzlich durch eine erste vertikale Leitung (LV1) angesteuert.The first quantum ALU ( QUALU11 ) of the first column and first row comprises four nuclear quantum bits ( CI11 ₁ , CI11 ₂ , CI11 ₃ , CI11 ₄ ). It is also supported by a first vertical line ( LV1 ) controlled.

Die zweite QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und ersten Zeile umfasst vier Kernquantenbits (CI12₁ , CI12₂ , CI12₃ , CI12₄ ). Sie wird zusätzlich durch eine zweite vertikale Leitung (LV2) angesteuert.The second quantum ALU ( QUALU12 ) of the second column and first row comprises four nuclear quantum bits ( CI12 ₁ , CI12 ₂ , CI12 ₃ , CI12 ₄ ). It is also supported by a second vertical line ( LV2 ) controlled.

Die dritte QuantenALU (QUALU13) der dritten Spalte und ersten Zeile umfasst vier Kernquantenbits (CI13₁ , CI13₂ , CI13₃ , CI13₄ ).The third quantum ALU ( QUALU13 ) the third column and first row comprises four nuclear quantum bits ( CI13 ₁ , CI13 ₂ , CI13 ₃ , CI13 ₄ ).

Die vierte QuantenALU (QUALU23) der dritten Spalte und zweiten Zeile umfasst vier Kernquantenbits (CI23₁ , CI32₂ , CI23₃ , CI23₄ ). Sie wird zusätzlich durch eine zweite horizontale Leitung (LH2) angesteuert.The fourth quantum ALU ( QUALU23 ) of the third column and second row comprises four nuclear quantum bits ( CI23 ₁ , CI32 ₂ , CI23 ₃ , CI23 ₄ ). It is also supported by a second horizontal line ( LH2 ) controlled.

Figur 27Figure 27

27 zeigt eine beispielhafte symbolische horizontale Anordnung eines Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) mit fünf QuantenALUs (QUALU11, QUALU12, QUALU13, QUALU14, QUALU23) als Verzweigung. 27 shows an exemplary symbolic horizontal arrangement of a core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) with five quantum ALUs ( QUALU11 , QUALU12 , QUALU13 , QUALU14 , QUALU23 ) as a branch.

Der Quantenpunkt (NV11) der ersten QuantenALU (QUALU11) der ersten Zeile und ersten Spalte und der Quantenpunkt (NV12) der zweiten QuantenALU (QUALU12) der ersten Zeile und zweiten Spalte und der Quantenpunkt (NV13) der dritten QuantenALU (QUALU13) der ersten Zeile und dritten Spalte und der Quantenpunkt (NV14) der vierten QuantenALU (QUALU14) der ersten Zeile und vierten Spalte sind längs der gemeinsamen ersten horizontalen Leitung (LH1) angeordnet.The quantum dot ( NV11 ) of the first quantum ALU ( QUALU11 ) the first row and first column and the quantum dot ( NV12 ) of the second quantum ALU ( QUALU12 ) of the first row and second column and the quantum dot ( NV13 ) of the third quantum ALU ( QUALU13 ) of the first row and third column and the quantum dot (NV14) of the fourth quantum ALU ( QUALU14 ) of the first row and fourth column are along the common first horizontal line ( LH1 ) arranged.

Der Quantenpunkt (NV13) der dritten QuantenALU (QUALU13) der ersten Zeile und dritten Spalte und der Quantenpunkt (NV23) der fünften QuantenALU (QUALU23) der zweiten Zeile und dritten Spalte sind längs der gemeinsamen dritten vertikalen Leitung (LV3) angeordnet.The quantum dot ( NV13 ) of the third quantum ALU ( QUALU13 ) of the first row and third column and the quantum dot ( NV23 ) of the fifth quantum ALU ( QUALU23 ) of the second row and third column are along the common third vertical line ( LV3 ) arranged.

Die erste QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und ersten Zeile umfasst vier Kernquantenbits (CI11₁ , CI11₂ , CI11₃ , CI11₄ ). Sie wird zusätzlich durch eine erste vertikale Leitung (LV1) angesteuert.The first quantum ALU ( QUALU11 ) of the first column and first row comprises four nuclear quantum bits ( CI11 ₁ , CI11 ₂ , CI11 ₃ , CI11 ₄ ). It is also supported by a first vertical line ( LV1 ) controlled.

Die zweite QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und ersten Zeile umfasst vier Kernquantenbits (CI12₁ , CI12₂ , CI12₃ , CI12₄ ). Sie wird zusätzlich durch eine zweite vertikale Leitung (LV2) angesteuert.The second quantum ALU ( QUALU12 ) of the second column and first row comprises four nuclear quantum bits ( CI12 ₁ , CI12 ₂ , CI12 ₃ , CI12 ₄ ). It is also supported by a second vertical line ( LV2 ) controlled.

Die dritte QuantenALU (QUALU13) der dritten Spalte und ersten Zeile umfasst vier Kernquantenbits (CI13₁ , CI13₂ , CI13₃ , CI13₄ ).The third quantum ALU ( QUALU13 ) the third column and first row comprises four nuclear quantum bits ( CI13 ₁ , CI13 ₂ , CI13 ₃ , CI13 ₄ ).

Die vierte QuantenALU (QUALU14) der vierten Spalte und ersten Zeile umfasst vier Kernquantenbits (CI14₁ , CI14₂ , CI14₃ , CI14₄ ). Sie wird zusätzlich durch eine vierte vertikale Leitung (LV4) angesteuert.The fourth quantum ALU ( QUALU14 ) the fourth column and first row comprises four nuclear quantum bits ( CI14 ₁ , CI14 ₂ , CI14 ₃ , CI14 ₄ ). It is also supported by a fourth vertical line ( LV4 ) controlled.

Die fünfte QuantenALU (QUALU23) der dritten Spalte und zweiten Zeile umfasst vier Kernquantenbits (CI23₁ , CI32₂ , CI23₃ , CI23₄ ). Sie wird zusätzlich durch eine zweite horizontale Leitung (LH2) angesteuert.The fifth quantum ALU ( QUALU23 ) of the third column and second row comprises four nuclear quantum bits ( CI23 ₁ , CI32 ₂ , CI23 ₃ , CI23 ₄ ). It is also supported by a second horizontal line ( LH2 ) controlled.

Figur 28Figure 28

28 zeigt eine beispielhafte symbolische horizontale Anordnung eines Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) mit acht QuantenALUs (QUALU11, QUALU12, QUALU13, QUALU21, QUALU23, QUALU31, QUALU32, QUALU33,) als Ring. 28 shows an exemplary symbolic horizontal arrangement of a core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) with eight quantum ALUs ( QUALU11 , QUALU12 , QUALU13 , QUALU21 , QUALU23 , QUALU31 , QUALU32 , QUALU33 ,) as a ring.

Glossarglossary

Grünes LichtGreen light

Grünes Licht wird in der technischen Lehre dieser Offenlegung für das Rücksetzen der Quantenpunkte (NV) verwendet. Es hat sich gezeigt, dass in Verbindung mit NV-Zentren als Quantenpunkte (NV) in Diamant als Substrat (D) und/oder der epitaktischen Schicht (DEPI) prinzipiell Licht mit einer Wellenlänge von höchstens 700nm und mindestens 500nm besonders geeignet ist. Im Zusammenhang mit anderen Materialien des Substrats (D) und/oder der epitaktischen Schicht (DEPI) kann ein ganz anderer Wellenlängenbereich die gleichen Funktionen erfüllen. Insofern ist grünes Licht hier als Funktionsdefinition verstanden werden, wobei die Funktion als äquivalent zu der Funktion in dem System mit NV-Zentren in Diamant als Quantenpunkten (NV) verstanden werden soll. Insbesondere bei der Verwendung eines NV-Zentrums (NV) als Quantenpunkt (NV) sollte das grüne Licht eine Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm Wellenlänge und/oder besser 450 nm bis 650 nm und/oder besser 500 nm bis 550 nm und/oder besser 515 nm bis 540 nm aufweisen. Bevorzugt ist dabei eine Wellenlänge von 532 nm Wellenlänge. Licht, dass bei der Verwendung anderer Quantenpunkttypen als von NV-Zentren in Diamant zur Ausführung gleicher Funktionen verwendet wird, wird ebenfalls als „grünes Licht“ bezeichnet. Insofern sind solche Ausführungen von Ansprüchen umfasst in denen von „grünem Licht“ die Rede ist.The green light is given in the technical teaching of this disclosure for resetting the quantum dots ( NV ) is used. It has been shown that in Connection with NV centers as quantum dots ( NV ) in diamond as substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer ( DEPI ) In principle, light with a wavelength of at most 700nm and at least 500nm is particularly suitable. In connection with other materials of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer ( DEPI ) a completely different wavelength range can fulfill the same functions. In this respect, the green light is to be understood here as a function definition, whereby the function is equivalent to the function in the system with NV centers in diamond as quantum dots ( NV ) should be understood. Especially when using an NV center ( NV ) as a quantum dot ( NV ) the green light should have a wavelength in a wavelength range of 400 nm to 700 nm and / or better 450 nm to 650 nm and / or better 500 nm to 550 nm and / or better 515 nm to 540 nm. A wavelength of 532 nm is preferred. Light that is used when using other types of quantum dots than NV centers in diamond to perform the same functions is also referred to as “green light”. To this extent, such statements are encompassed by claims that speak of “green light”.

horizontalhorizontal

Das Eigenschaftswort „horizontal“ wird in dieser Offenlegung sofern nicht ausdrücklich anders angegeben als Teil des Namens der Vorrichtungsteile und der zugehörigen Größen verwendet. Dies geschieht, da die Quantenbits durchnummeriert sind. Hierdurch können die Spalten (vertikal) und Zeilen (horizontal) innerhalb von zweidimensionalen Quantenbit-Anordnungen besser unterschieden werden. Eine „horizontale Leitung“ ist demnach eine Leitung innerhalb einer solchen zwei- oder eindimensionalen Anordnung, die längs einer Zeile entlanggeführt ist. Der zugeordnete Strom wird dann beispielsweise in analoger Weise als „horizontaler Leitungsstrom“ bezeichnet, um ein Beispiel für die Benennung einer Größe zu geben.The adjective “horizontal” is used in this disclosure as part of the name of the device parts and the associated sizes, unless expressly stated otherwise. This happens because the quantum bits are numbered. As a result, the columns (vertical) and rows (horizontal) can be better distinguished within two-dimensional quantum bit arrangements. A “horizontal line” is therefore a line within such a two- or one-dimensional arrangement that is run along a line. The assigned current is then referred to, for example, in an analogous manner as “horizontal line current” to give an example of the naming of a variable.

IsotopenreinIsotope pure

Isotopenrein im Sinne dieser Offenlegung ist ein Material dann, wenn die Konzentration anderer Isotope als der Basis-Isotope, die das Material dominieren, so gering ist, dass der technische Zweck in einem für die Produktion und den Verkauf von Produkten ausreichenden Maße mit einer wirtschaftlich ausreichenden Produktionsausbeute erreicht wird. Dies bedeutet, dass Störungen, die von solchen Isotopenverunreinigungen ausgehen, die Funktionstüchtigkeit der Quantenbits nicht oder höchstens ausreichend gering stören. Auf Diamant bezogen heißt das, dass der Diamant bevorzugt im Wesentlichen aus ¹²C-lsotopen als Basis-Isotopen besteht, die kein magnetisches Moment haben.A material is isotope-pure within the meaning of this disclosure if the concentration of isotopes other than the basic isotopes that dominate the material is so low that the technical purpose is sufficient for the production and sale of products with an economically sufficient one Production yield is achieved. This means that interferences emanating from such isotope impurities do not interfere with the functionality of the quantum bits or, at most, interfere to a sufficient extent. In relation to diamond, this means that the diamond preferably consists essentially of ¹² C isotopes as base isotopes, which have no magnetic moment.

NäheProximity

Wenn in dieser Offenlegung beispielsweise von einer „Vorrichtung, die zur Erzeugung eines zirkular polarisierten Mikrowellenfeldes sich in der Nähe des Lot-Punktes (LOTP) oder am Lot-Punkt (LOTP) befindet“ die Rede ist, so ist der Begriff Nähe so zu verstehen, dass diese Vorrichtung mit ihrem polarisierten Mikrowellenfeld oder sonst wie auf den Quantenpunkt (NV), der sich auf der Lot-Linie (LOT) befindet, eine beabsichtigte Wirkung ausübt oder ausüben kann, wobei beabsichtigt wiederum im Zusammenhang mit der hier vorgelegten Offenlegung so zu verstehen ist, dass durch die beabsichtigte Wirkung ein Verfahrensschritt in den Funktionsschritten zur bestimmungsgemäßen Nutzung einer hier vorgeschlagenen Vorrichtung durchgeführt werden kann.If in this disclosure, for example, of a "device that is used to generate a circularly polarized microwave field in the vicinity of the solder point ( LOTP ) or at the plumb point ( LOTP ) is "the question is, the term proximity is to be understood in such a way that this device with its polarized microwave field or otherwise on the quantum dot ( NV ), which is on the plumb line ( LOT ), exercises or can exercise an intended effect, which, in turn, in connection with the disclosure presented here, is intended to be understood to mean that the intended effect can be used to carry out a process step in the functional steps for the intended use of a device proposed here.

Reines SubstratPure substrate

Ein reines Substrat im Sinne dieser Offenlegung liegt dann vor, wenn die Konzentration anderer Atome als der Basis-Atome, die das Material des Substrats dominieren, so gering ist, dass der technische Zweck in einem für die Produktion und den Verkauf von Produkten ausreichenden Maße mit einer wirtschaftlich ausreichenden Produktionsausbeute erreicht wird. Dies bedeutet, dass Störungen, die von solchen atomaren Verunreinigungen ausgehen, die Funktionstüchtigkeit der Quantenbits nicht oder höchstens ausreichend gering stören. Auf Diamant bezogen heißt das, dass der Diamant bevorzugt im Wesentlichen aus C-Atomen besteht und keine oder nur unwesentlich viele Fremdatome umfasst. Bevorzugt enthält der das Substrat möglichst keine ferromagnetischen Verunreinigungen wie beispielsweise Fe und/oder Ni, da deren Magnetfelder mit dem Spin des Quantenpunkts (NV) wechselwirken können.A pure substrate within the meaning of this disclosure is when the concentration of atoms other than the base atoms that dominate the material of the substrate is so low that the technical purpose is sufficient for the production and sale of products an economically sufficient production yield is achieved. This means that interferences emanating from such atomic impurities do not interfere with the functionality of the quantum bits or, at most, only impair them to a sufficient extent. In relation to diamond, this means that the diamond preferably consists essentially of carbon atoms and contains no or only an insignificant number of foreign atoms. The substrate preferably does not contain any ferromagnetic impurities such as Fe and / or Ni, as their magnetic fields are linked to the spin of the quantum dot ( NV ) can interact.

unwesentliche Phasendrehunginsignificant phase shift

Eine unwesentliche Phasendrehung des Zustandsvektors eines Quantenpunkts im Sinne dieser Offenlegung ist eine Phasendrehung, die für den Betrieb und die Funktionstüchtigkeit als unwesentlich oder korrigierbar betrachtet werden kann. Sie kann daher in erster Näherung als leich Null angenommen werden.An insignificant phase rotation of the state vector of a quantum dot in the sense of this disclosure is a phase rotation which can be regarded as insignificant or correctable for the operation and the functionality. As a first approximation it can therefore be assumed to be slightly zero.

vertikalvertical

Das Eigenschaftswort „vertikal“ wird in dieser Offenlegung sofern nicht ausdrücklich anders angegeben als Teil des Namens der Vorrichtungsteile und der zugehörigen Größen verwendet. Dies geschieht, da die Quantenbits durchnummeriert sind. Hierdurch können die Spalten (vertikal) und Zeilen (horizontal) innerhalb von zweidimensionalen Quantenbit-Anordnungen besser unterschieden werden. Eine „vertikal Leitung“ ist demnach eine Leitung innerhalb einer solchen zwei- oder eindimensionalen Anordnung, die längs einer Spalte entlanggeführt ist. Der zugeordnete Strom wird dann beispielsweise in analoger Weise als „vertikal Leitungsstrom“ bezeichnet, um ein Beispiel für die Benennung einer Größe zu geben.The adjective “vertical” is used in this disclosure as part of the name of the device parts and the associated sizes, unless expressly stated otherwise. This happens because the quantum bits are numbered. As a result, the columns (vertical) and rows (horizontal) can be better distinguished within two-dimensional quantum bit arrangements. A “vertical line” is therefore a line within a such a two- or one-dimensional arrangement, which is guided along a column. The assigned current is then referred to in an analogous manner, for example, as “vertical line current” to give an example of the naming of a variable.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

αα

Kreuzungswinkel in dem sich die vertikale Leitung (LV) und die horizontale Leitung (LH) kreuzen. Dieser Kreuzungswinkel hat bevorzugt einen Winkelbetrag von π/2.Crossing angle at which the vertical line ( LV ) and the horizontal pipe ( LH ) cross. This crossing angle preferably has an angular amount of π / 2.

α11α11

Kreuzungswinkel in dem sich die erste vertikale Leitung (LV1) und die erste horizontale Leitung (LH1) kreuzen. Dieser Kreuzungswinkel hat bevorzugt einen Winkelbetrag von π/2.Crossing angle at which the first vertical line ( LV1 ) and the first horizontal line ( LH1 ) cross. This crossing angle preferably has an angular amount of π / 2.

α12α12

Kreuzungswinkel in dem sich die zweite vertikale Leitung (LV2) und die erste horizontale Leitung (LH1) kreuzen. Dieser Kreuzungswinkel hat bevorzugt einen Winkelbetrag von π/2.Crossing angle at which the second vertical line ( LV2 ) and the first horizontal line ( LH1 ) cross. This crossing angle preferably has an angular amount of π / 2.

ββ

Winkel von π/2 (rechter Winkel) zwischen Lot-Linie (LOT) und Oberfläche (OF) des Substrats (D) bzw. der epitaktischen Schicht (DEPI);Angle of π / 2 (right angle) between plumb line ( LOT ) and surface ( OF ) of the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI );

B_CI B _CI

Flussdichtevektor des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des Kernquantenpunkts (Cl) am Ort des Kernquantenpunkts (CI). In 2 ist zum besseren Verständnis die Rotation dieses Flussdichtevektors eingezeichnet. In der 2 wird die Rotation des Flussdichtevektors durch Ansteuerung der horizontalen Leitung (LH) mit einem horizontalen Stromanteil (IH), der mit einer horizontalen Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWHCC ) mit einer horizontalen Modulation moduliert ist, und durch Ansteuerung der vertikalen Leitung (LV) mit einem vertikalen Stromanteil (IV), der mit einer vertikalen Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWVCC ) mit einer vertikalen Modulation moduliert, die um +/- π/2 in der Phase gegenüber der horizontalen Modulation verschoben ist. Die vertikale Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWVCC ) und die horizontale Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWHCC ) sind typischerweise zueinander gleich und damit typischerweise gleich einer gemeinsamen Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWCC ).Flux density vector of the circularly polarized electromagnetic wave field for manipulating the nuclear quantum dot (Cl) at the location of the nuclear quantum dot ( CI ). In 2 the rotation of this flux density vector is shown for better understanding. In the 2 the rotation of the flux density vector is controlled by controlling the horizontal line ( LH ) with a horizontal flow component ( IH ), which is at a horizontal core-core radio wave frequency ( f _RWHCC ) is modulated with a horizontal modulation, and by controlling the vertical line ( LV ) with a vertical current component ( IV ), which is at a vertical core-to-core radio wave frequency ( f _RWVCC ) is modulated with a vertical modulation that is shifted by +/- π / 2 in phase with respect to the horizontal modulation. The vertical core-core radio wave frequency ( f _RWVCC ) and the horizontal core-core radio wave frequency ( f _RWHCC ) are typically equal to each other and thus typically equal to a common core-core radio wave frequency ( f _RWCC ).

B_CI1 B _CI1

Flussdichtevektor des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des ersten Kernquantenpunkts (CI1) am Ort des ersten Kernquantenpunkts (CI1);Flux density vector of the circularly polarized electromagnetic wave field for manipulating the first nuclear quantum dot ( CI1 ) at the location of the first nuclear quantum dot ( CI1 );

B_CI2 B _CI2

Flussdichtevektor des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) am Ort des zweiten Kernquantenpunkts (CI2);Flux density vector of the circularly polarized electromagnetic wave field for manipulating the second nuclear quantum dot ( CI2 ) at the location of the second nuclear quantum dot ( CI2 );

B_CI3 B _CI3

Flussdichtevektor des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des dritten Kernquantenpunkts (CI3) am Ort des dritten Kernquantenpunkts (CI3);Flux density vector of the circularly polarized electromagnetic wave field for manipulating the third nuclear quantum dot ( CI3 ) at the location of the third nuclear quantum dot ( CI3 );

B_NV B _NV

Flussdichtevektor des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des Quantenpunkts (NV) am Ort des Quantenpunkts (NV). In 1 ist zum besseren Verständnis die Rotation dieses Flussdichtevektors eingezeichnet. In der 1 wird die Rotation des Flussdichtevektors durch Ansteuerung der horizontalen Leitung (LH) mit einem horizontalen Stromanteil (IH), der mit einer horizontalen Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz (f_MWH ) mit einer horizontalen Modulation moduliert ist, und durch Ansteuerung der vertikalen Leitung (LV) mit einem vertikalen Stromanteil (IV), der mit einer vertikalen Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz (f_MWV ) mit einer vertikalen Modulation moduliert, die um +/- π/2 in der Phase gegenüber der horizontalen Modulation verschoben ist. Die vertikale Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz (f_MWV ) und die horizontale Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz (f_MWH ) sind typischerweise zueinander gleich und damit typischerweise gleich einer gemeinsamen Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz (f_MW ).Flux density vector of the circularly polarized electromagnetic wave field for manipulating the quantum dot ( NV ) at the location of the quantum dot ( NV ). In 1 the rotation of this flux density vector is shown for better understanding. In the 1 the rotation of the flux density vector is controlled by controlling the horizontal line ( LH ) with a horizontal flow component ( IH ) with a horizontal electron-electron-microwave frequency ( f _MWH ) is modulated with a horizontal modulation, and by controlling the vertical line ( LV ) with a vertical current component ( IV ) with a vertical electron-electron-microwave frequency ( f _MWV ) is modulated with a vertical modulation that is shifted by +/- π / 2 in phase with respect to the horizontal modulation. The vertical electron-electron microwave frequency ( f _MWV ) and the horizontal electron-electron microwave frequency ( f _MWH ) are typically equal to each other and thus typically equal to a common electron-electron-microwave frequency ( f _MW ).

B_NV1 B _NV1

Flussdichtevektor des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des ersten Quantenpunkts (NV1) am Ort des ersten Quantenpunkts (NV1);Flux density vector of the circularly polarized electromagnetic wave field for manipulating the first quantum dot ( NV1 ) at the location of the first quantum dot ( NV1 );

B_NV2 B _NV2

Flussdichtevektor des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des zweiten Quantenpunkts (NV2) am Ort des zweiten Quantenpunkts (NV2);Flux density vector of the circularly polarized electromagnetic wave field for manipulating the second quantum dot ( NV2 ) at the location of the second quantum dot ( NV2 );

B_NV3 B _NV3

Flussdichtevektor des zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfelds zur Manipulation des dritten Quantenpunkts (NV3) am Ort des dritten Quantenpunkts (NV3);Flux density vector of the circularly polarized electromagnetic wave field for manipulating the third quantum dot ( NV3 ) at the location of the third quantum dot ( NV3 );

B_VHNV1 B _VHNV1

erster virtueller horizontaler magnetischer Flussdichtevektor am Ort des ersten virtuellen horizontalen Quantenpunkts (VHNV1);first virtual horizontal magnetic flux density vector at the location of the first virtual horizontal quantum dot ( VHNV1 );

B_VHNV2 B _VHNV2

zweiter virtueller horizontaler magnetischer Flussdichtevektor am Ort des zweiten virtuellen horizontalen Quantenpunkts (VHNV2);second virtual horizontal magnetic flux density vector at the location of the second virtual horizontal quantum dot ( VHNV2 );

B_VVNV1 B _VVNV1

erster virtueller vertikaler magnetischer Flussdichtevektors am Ort des ersten virtuellen vertikalen Quantenpunkts (VVNV1);first virtual vertical magnetic flux density vector at the location of the first virtual vertical quantum dot ( VVNV1 );

B_VVNV2 B _VVNV2

zweiter virtueller vertikaler magnetischer Flussdichtevektors am Ort des zweiten virtuellen vertikalen Quantenpunkts (VVNV2);second virtual vertical magnetic flux density vector at the location of the second virtual vertical quantum dot ( VVNV2 );

CBACBA

Kontrolleinheit A;Control unit A;

CBBCBB

Kontrolleinheit B;Control unit B;

CICI

Kernquantenpunkt;Nuclear quantum dot;

CI1CI1

erster Kernquantenpunkt;first nuclear quantum dot;

CI1₁ CI1 ₁

erster Kernquantenpunkt (CI1₁ ) der ersten QuantenALU (QUALU1);first nuclear quantum dot ( CI1 ₁ ) of the first quantum ALU ( QUALU1 );

CI1₂ CI1 ₂

zweiter Kernquantenpunkt (CI1₂ ) der ersten QuantenALU (QUALU1);second nuclear quantum dot ( CI1 ₂ ) of the first quantum ALU ( QUALU1 );

CI1₃ CI1 ₃

dritter Kernquantenpunkt (CI1₃ ) der ersten QuantenALU (QUALU1);third nuclear quantum dot ( CI1 ₃ ) of the first quantum ALU ( QUALU1 );

CI11₁,CI11 ₁ ,

erster Kernquantenpunkt (CI11₁ ) der QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und ersten Zeile;first nuclear quantum dot ( CI11 ₁ ) of the quantum ALU ( QUALU11 ) the first column and first row;

CI11₂ CI11 ₂

zweiter Kernquantenpunkt (CI11₂ ) der QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und ersten Zeile;second nuclear quantum dot ( CI11 ₂ ) of the quantum ALU ( QUALU11 ) the first column and first row;

CI11₃ CI11 ₃

dritter Kernquantenpunkt (CI11₃ ) der QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und ersten Zeile;third nuclear quantum dot ( CI11 ₃ ) of the quantum ALU ( QUALU11 ) the first column and first row;

CI11₄ CI11 ₄

vierter Kernquantenpunkt (CI11₄ ) der QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und ersten Zeile;fourth nuclear quantum dot ( CI11 ₄ ) of the quantum ALU ( QUALU11 ) the first column and first row;

CI12₁ CI12 ₁

erster Kernquantenpunkt (CI12₁ ) der QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und ersten Zeile;first nuclear quantum dot ( CI12 ₁ ) of the quantum ALU ( QUALU12 ) the second column and first row;

CI12₂ CI12 ₂

zweiter Kernquantenpunkt (CI12₂ ) der QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und ersten Zeile;second nuclear quantum dot ( CI12 ₂ ) of the quantum ALU ( QUALU12 ) the second column and first row;

CI12₃ CI12 ₃

dritter Kernquantenpunkt (CI12₃ ) der QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und ersten Zeile;third nuclear quantum dot ( CI12 ₃ ) of the quantum ALU ( QUALU12 ) the second column and first row;

CI12₄ CI12 ₄

vierter Kernquantenpunkt (CI12₄ ) der QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und ersten Zeile;fourth nuclear quantum dot ( CI12 ₄ ) of the quantum ALU ( QUALU12 ) the second column and first row;

CI13₁ CI13 ₁

erster Kernquantenpunkt (CI13₁ ) der QuantenALU (QUALU13) der dritten Spalte und ersten Zeile;first nuclear quantum dot ( CI13 ₁ ) of the quantum ALU ( QUALU13 ) the third column and first row;

CI13₂ CI13 ₂

zweiter Kernquantenpunkt (CI13₂ ) der QuantenALU (QUALU13) der dritten Spalte und ersten Zeile;second nuclear quantum dot ( CI13 ₂ ) of the quantum ALU ( QUALU13 ) the third column and first row;

CI13₃ CI13 ₃

dritter Kernquantenpunkt (CI13₃ ) der QuantenALU (QUALU13) der dritten Spalte und ersten Zeile;third nuclear quantum dot ( CI13 ₃ ) of the quantum ALU ( QUALU13 ) the third column and first row;

CI13₄ CI13 ₄

vierter Kernquantenpunkt (CI13₄ ) der QuantenALU (QUALU13) der dritten Spalte und ersten Zeile;fourth nuclear quantum dot ( CI13 ₄ ) of the quantum ALU ( QUALU13 ) the third column and first row;

CI14₁ CI14 ₁

erster Kernquantenpunkt (CI14₁ ) der QuantenALU (QUALU14) der vierten Spalte und ersten Zeile;first nuclear quantum dot ( CI14 ₁ ) of the quantum ALU ( QUALU14 ) the fourth column and first row;

CI14₂ CI14 ₂

zweiter Kernquantenpunkt (CI14₂ ) der QuantenALU (QUALU14) der vierten Spalte und ersten Zeile;second nuclear quantum dot ( CI14 ₂ ) of the quantum ALU ( QUALU14 ) the fourth column and first row;

CI14₃ CI14 ₃

dritter Kernquantenpunkt (CI14₃ ) der QuantenALU (QUALU14) der vierten Spalte und ersten Zeile;third nuclear quantum dot ( CI14 ₃ ) of the quantum ALU ( QUALU14 ) the fourth column and first row;

CI14₄ CI14 ₄

vierter Kernquantenpunkt (CI14₄ ) der QuantenALU (QUALU14) der vierten Spalte und ersten Zeile;fourth nuclear quantum dot ( CI14 ₄ ) of the quantum ALU ( QUALU14 ) the fourth column and first row;

CI2CI2

zweiter Kernquantenpunkt;second nuclear quantum dot;

CI2₁ CI2 ₁

erster Kernquantenpunkt (CI2₁ ) der zweiten QuantenALU (QUALU2);first nuclear quantum dot ( CI2 ₁ ) of the second quantum ALU ( QUALU2 );

CI2₂ CI2 ₂

zweiter Kernquantenpunkt (CI2₂ ) der zweiten QuantenALU (QUALU2);second nuclear quantum dot ( CI2 ₂ ) of the second quantum ALU ( QUALU2 );

CI2₃ CI2 ₃

dritter Kernquantenpunkt (CI2₃ ) der zweiten QuantenALU (QUALU2);third nuclear quantum dot ( CI2 ₃ ) of the second quantum ALU ( QUALU2 );

CI21₁ CI21 ₁

erster Kernquantenpunkt (CI21₁ ) der QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und zweiten Zeile;first nuclear quantum dot ( CI21 ₁ ) of the quantum ALU ( QUALU11 ) the first column and second row;

CI21₂ CI21 ₂

zweiter Kernquantenpunkt (CI21₂ ) der QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und zweiten Zeile;second nuclear quantum dot ( CI21 ₂ ) of the quantum ALU ( QUALU11 ) the first column and second row;

CI21₃ CI21 ₃

dritter Kernquantenpunkt (CI21₃ ) der QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und zweiten Zeile;third nuclear quantum dot ( CI21 ₃ ) of the quantum ALU ( QUALU11 ) the first column and second row;

CI21₄ CI21 ₄

vierter Kernquantenpunkt (CI21₄ ) der QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und zweiten Zeile;fourth nuclear quantum dot ( CI21 ₄ ) of the quantum ALU ( QUALU11 ) the first column and second row;

CI22₁ CI22 ₁

erster Kernquantenpunkt (CI22₁ ) der QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und zweiten Zeile;first nuclear quantum dot ( CI22 ₁ ) of the quantum ALU ( QUALU12 ) the second column and second row;

CI22₂ CI22 ₂

zweiter Kernquantenpunkt (CI22₂ ) der QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und zweiten Zeile;second nuclear quantum dot ( CI22 ₂ ) of the quantum ALU ( QUALU12 ) the second column and second row;

CI22₃ CI22 ₃

dritter Kernquantenpunkt (CI22₃ ) der QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und zweiten Zeile;third nuclear quantum dot ( CI22 ₃ ) of the quantum ALU ( QUALU12 ) the second column and second row;

CI22₄ CI22 ₄

vierter Kernquantenpunkt (CI22₄ ) der QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und zweiten Zeile;fourth nuclear quantum dot ( CI22 ₄ ) of the quantum ALU ( QUALU12 ) the second column and second row;

CI23₁ CI23 ₁

erster Kernquantenpunkt (CI23₁ ) der QuantenALU (QUALU13) der dritten Spalte und zweiten Zeile;first nuclear quantum dot ( CI23 ₁ ) of the quantum ALU ( QUALU13 ) the third column and second row;

CI23₂ CI23 ₂

zweiter Kernquantenpunkt (CI23₂ ) der QuantenALU (QUALU13) der dritten Spalte und zweiten Zeile;second nuclear quantum dot ( CI23 ₂ ) of the quantum ALU ( QUALU13 ) the third column and second row;

CI23₃ CI23 ₃

dritter Kernquantenpunkt (CI23₃ ) der QuantenALU (QUALU13) der dritten Spalte und zweiten Zeile;third nuclear quantum dot ( CI23 ₃ ) of the quantum ALU ( QUALU13 ) the third column and second row;

CI23₄ CI23 ₄

vierter Kernquantenpunkt (CI23₄ ) der QuantenALU (QUALU13) der dritten Spalte und zweiten Zeile;fourth nuclear quantum dot ( CI23 ₄ ) of the quantum ALU ( QUALU13 ) the third column and second row;

CI24₁ CI24 ₁

erster Kernquantenpunkt (CI24₁ ) der QuantenALU (QUALU14) der vierten Spalte und zweiten Zeile;first nuclear quantum dot ( CI24 ₁ ) of the quantum ALU ( QUALU14 ) the fourth column and second row;

CI24₂ CI24 ₂

zweiter Kernquantenpunkt (CI24₂ ) der QuantenALU (QUALU14) der vierten Spalte und zweiten Zeile;second nuclear quantum dot ( CI24 ₂ ) of the quantum ALU ( QUALU14 ) the fourth column and second row;

CI24₃ CI24 ₃

dritter Kernquantenpunkt (CI24₃ ) der QuantenALU (QUALU14) der vierten Spalte und zweiten Zeile;third nuclear quantum dot ( CI24 ₃ ) of the quantum ALU ( QUALU14 ) the fourth column and second row;

CI24₄ CI24 ₄

vierter Kernquantenpunkt (CI24₄ ) der QuantenALU (QUALU14) der vierten Spalte und zweiten Zeile;fourth nuclear quantum dot ( CI24 ₄ ) of the quantum ALU ( QUALU14 ) the fourth column and second row;

CI3CI3

dritter Kernquantenpunkt;third nuclear quantum dot;

CI31₁ CI31 ₁

erster Kernquantenpunkt (CI31₁ ) der QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und dritten Zeile;first nuclear quantum dot ( CI31 ₁ ) of the quantum ALU ( QUALU11 ) the first column and third row;

CI31₂ CI31 ₂

zweiter Kernquantenpunkt (CI31₂ ) der QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und dritten Zeile;second nuclear quantum dot ( CI31 ₂ ) of the quantum ALU ( QUALU11 ) the first column and third row;

CI31₃ CI31 ₃

dritter Kernquantenpunkt (CI31₃ ) der QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und dritten Zeile;third nuclear quantum dot ( CI31 ₃ ) of the quantum ALU ( QUALU11 ) the first column and third row;

CI31₄ CI31 ₄

vierter Kernquantenpunkt (CI31₄ ) der QuantenALU (QUALU11) der ersten Spalte und dritten Zeile;fourth nuclear quantum dot ( CI31 ₄ ) of the quantum ALU ( QUALU11 ) the first column and third row;

CI32₁ CI32 ₁

erster Kernquantenpunkt (CI32₁ ) der QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und dritten Zeile;first nuclear quantum dot ( CI32 ₁ ) of the quantum ALU ( QUALU12 ) the second column and third row;

CI32₂ CI32 ₂

zweiter Kernquantenpunkt (CI32₂ ) der QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und dritten Zeile;second nuclear quantum dot ( CI32 ₂ ) of the quantum ALU ( QUALU12 ) the second column and third row;

CI32₃ CI32 ₃

dritter Kernquantenpunkt (CI32₃ ) der QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und dritten Zeile;third nuclear quantum dot ( CI32 ₃ ) of the quantum ALU ( QUALU12 ) the second column and third row;

CI32₄ CI32 ₄

vierter Kernquantenpunkt (CI32₄ ) der QuantenALU (QUALU12) der zweiten Spalte und dritten Zeile;fourth nuclear quantum dot ( CI32 ₄ ) of the quantum ALU ( QUALU12 ) the second column and third row;

CI33₁ CI33 ₁

erster Kernquantenpunkt (CI33₁ ) der QuantenALU (QUALU13) der dritten Spalte und dritten Zeile;first nuclear quantum dot ( CI33 ₁ ) of the quantum ALU ( QUALU13 ) the third column and third row;

CI33₂ CI33 ₂

zweiter Kernquantenpunkt (CI33₂ ) der QuantenALU (QUALU13) der dritten Spalte und dritten Zeile;second nuclear quantum dot ( CI33 ₂ ) of the quantum ALU ( QUALU13 ) the third column and third row;

CI33₃ CI33 ₃

dritter Kernquantenpunkt (CI33₃ ) der QuantenALU (QUALU13) der dritten Spalte und dritten Zeile;third nuclear quantum dot ( CI33 ₃ ) of the quantum ALU ( QUALU13 ) the third column and third row;

CI33₄ CI33 ₄

vierter Kernquantenpunkt (CI33₄ ) der QuantenALU (QUALU13) der dritten Spalte und dritten Zeile;fourth nuclear quantum dot ( CI33 ₄ ) of the quantum ALU ( QUALU13 ) the third column and third row;

CI34₁ CI34 ₁

erster Kernquantenpunkt (CI34₁ ) der QuantenALU (QUALU14) der vierten Spalte und dritten Zeile;first nuclear quantum dot ( CI34 ₁ ) of the quantum ALU ( QUALU14 ) the fourth column and third row;

CI34₂ CI34 ₂

zweiter Kernquantenpunkt (CI34₂ ) der QuantenALU (QUALU14) der vierten Spalte und dritten Zeile;second nuclear quantum dot ( CI34 ₂ ) of the quantum ALU ( QUALU14 ) the fourth column and third row;

CI34₃ CI34 ₃

dritter Kernquantenpunkt (CI34₃ ) der QuantenALU (QUALU14) der vierten Spalte und dritten Zeile;third nuclear quantum dot ( CI34 ₃ ) of the quantum ALU ( QUALU14 ) the fourth column and third row;

CI34₄ CI34 ₄

vierter Kernquantenpunkt (CI34₄ ) der QuantenALU (QUALU14) der vierten Spalte und dritten Zeile;fourth nuclear quantum dot ( CI34 ₄ ) of the quantum ALU ( QUALU14 ) the fourth column and third row;

DD.

Substrat. Bei dem Substrat handelt es sich bevorzugt um ein Wide-Band-Gap-Material. Ganz besonders bevorzugt wird Diamant verwendet. Es wird hier aber auch vorgeschlagen, andere Wide-Band-Gap-Materialien, wie BN, GaN etc. zu erproben. Auch ist die Verwendung von Isolatoren mit hoher Ladungsträgerbeweglichkeit denkbar. Hierbei ist auf die Isotopenzusammensetzung zu achten, da das Material keine magnetischen Momente aufweisen darf. Bevorzugt kann es sich bei dem Substrat um Diamant handeln, der bevorzugt isotopenrein ist. besonders bevorzugt ist die Verwendung von isotopenreinem, aus ¹²C-Isotopen bestehendem Diamant. Bevorzugt enthält der Diamant möglichst keine ferromagnetischen Verunreinigungen wie beispielsweise Fe und/oder Ni. Bevorzugt handelt es sich bei dem Substrat (D) und/oder der Epitaxieschicht (DEPI) um Diamant. Bevorzugt sind das Substrat (D) und/oder die Epitaxieschicht (DEPI) aus dem gleichen Material;Substrate. The substrate is preferably a wide-band-gap material. Is very particularly preferred Used diamond. However, it is also proposed here to test other wide-band-gap materials such as BN, GaN, etc. The use of insulators with high charge carrier mobility is also conceivable. Pay attention to the isotopic composition, as the material must not have any magnetic moments. The substrate can preferably be diamond, which is preferably isotopically pure. The use of isotopically pure diamond consisting of ¹² C isotopes is particularly preferred. The diamond preferably contains no ferromagnetic impurities such as Fe and / or Ni, if possible. The substrate is preferably ( D. ) and / or the epitaxial layer ( DEPI ) around diamond. Preferred are the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer ( DEPI ) made of the same material;

d1d1

Abstand des Quantenpunkts (NV) des Quantenbist (QUB) unter der Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI), wobei der erste Abstand längs der Lot-Line (LOT) vom Quantenpunkts (NV) des Quantenbist (QUB) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gemessen wird, bzw. erster Abstand des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) unter der Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI), wobei der erste Abstand längs der Lot-Line (LOT) vom ersten Quantenpunkt (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gemessen wird;Distance of the quantum dot ( NV ) of the quantum bist ( QUB ) under the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ), where the first distance along the plumb line ( LOT ) from the quantum dot ( NV ) of the quantum bist ( QUB ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) is measured, or the first distance of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) under the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ), where the first distance along the plumb line ( LOT ) from the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) is measured;

d2d2

zweiter Abstand des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) unter der Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI), wobei der erste Abstand längs der Lot-Line (LOT) vom zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gemessen wird;second distance of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) under the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ), where the first distance along the plumb line ( LOT ) from the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) is measured;

DEPIDEPI

epitaktische Schicht, die auf dem Substrat (D) aufgebracht ist. Die epitaktische Schicht wird bevorzugt mittels CVD-Verfahren auf einem der orientierten Oberfläche eines Einkristalls abgeschieden. Bevorzugt ist die epitaktische Schicht isotopenrein. Dies ermöglicht lange Kohärenzzeiten. Auch ist eine solche Schicht bevorzugt weitestgehend frei von Fremdatomen. Die Dicke der Schicht wird bevorzugt so gewählt, dass eine Wechselwirkung zwischen den Kristallstörungen des Substrats(D), beispielsweise in Form von Isotopenabweichungen (z.B. in Form von ¹³C-Isotopen bei Diamant als Substrat) oder Fremdatomen (z.B. Fe- oder Ni-Atomen) minimiert wird. Im Falle von NV-Zentren in Diamant können dann preiswerte in Metallschmelzen gezüchtete Diamanten als Substrat (D) verwendet werden, obwohl diese großen Mengen an Eisenatomen (Fe-Atome) enthalten. Sofern die Qualität des Substrats (D) ausreichend ist, kann auf die epitaktische Schicht verzichtet werden. Aus diesem Grund ist diese epitaktische Schicht (DEPI) nur in 1 eingezeichnet.epitaxial layer that is on the substrate ( D. ) is applied. The epitaxial layer is preferably deposited on one of the oriented surfaces of a single crystal by means of a CVD method. The epitaxial layer is preferably isotopically pure. This enables long coherence times. Such a layer is also preferably largely free of foreign atoms. The thickness of the layer is preferably chosen so that an interaction between the crystal defects of the substrate ( D. ), for example in the form of isotope deviations (eg in the form of ¹³ C isotopes with diamond as substrate) or foreign atoms (eg Fe or Ni atoms) is minimized. In case of NV Centers in diamond can then use inexpensive diamonds grown in molten metal as a substrate ( D. ) even though they contain large amounts of iron (Fe) atoms. If the quality of the substrate ( D. ) is sufficient, the epitaxial layer can be dispensed with. Because of this, this epitaxial layer ( DEPI ) only in 1 drawn.

f_MW f _MW

gemeinsame Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz (f_MW );common electron-electron microwave frequency ( f _MW );

f_MW1 f _MW1

erste Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW1 );first electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MW1 );

f_MWCE1 f _MWCE1

erste Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz;first nuclear-electron microwave resonance frequency;

f_MWCE2 f _MWCE2

zweite Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz;second nuclear-electron microwave resonance frequency;

f_{MWCE1_1} f _{MWCE1_1}

erste Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz für die erste QuantenALU (QUALU1) zur Ansteuerung des ersten Kernquantenpunkts (CI2₁ ) der ersten QuantenALU (QUALU1);first nuclear electron microwave resonance frequency for the first quantum ALU ( QUALU1 ) to Control of the first nuclear quantum dot ( CI2 ₁ ) of the first quantum ALU ( QUALU1 );

f_{MWCE2_1} f _{MWCE2_1}

zweite Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz für die erste QuantenALU (QUALU1) zur Ansteuerung des zweiten Kernquantenpunkts (CI2₂ ) der ersten QuantenALU (QUALU1);second nuclear electron microwave resonance frequency for the first quantum ALU ( QUALU1 ) to control the second nuclear quantum dot ( CI2 ₂ ) of the first quantum ALU ( QUALU1 );

f_{MWCE3_1} f _{MWCE3_1}

dritte Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz für die erste QuantenALU (QUALU1) zur Ansteuerung des dritten Kernquantenpunkts (CI2₃ ) der ersten QuantenALU (QUALU1);third nuclear electron microwave resonance frequency for the first quantum ALU ( QUALU1 ) to control the third nuclear quantum dot ( CI2 ₃ ) of the first quantum ALU ( QUALU1 );

f_{MWCE1_2} f _{MWCE1_2}

erste Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz für die zweite QuantenALU (QUALU2) zur Ansteuerung des ersten Kernquantenpunkts (CI2₁ ) der zweiten QuantenALU (QUALU2);first nuclear electron microwave resonance frequency for the second quantum ALU ( QUALU2 ) to control the first nuclear quantum dot ( CI2 ₁ ) of the second quantum ALU ( QUALU2 );

f_{MWCE2_2} f _{MWCE2_2}

zweite Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz für die zweite QuantenALU (QUALU2) zur Ansteuerung des zweiten Kernquantenpunkts (CI2₂ ) der zweiten QuantenALU (QUALU2);second nuclear electron microwave resonance frequency for the second quantum ALU ( QUALU2 ) to control the second nuclear quantum dot ( CI2 ₂ ) of the second quantum ALU ( QUALU2 );

f_{MWCE3_2} f _{MWCE3_2}

dritte Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz für die zweite QuantenALU (QUALU2) zur Ansteuerung des dritten Kernquantenpunkts (CI2₃ ) der zweiten QuantenALU (QUALU2);third nuclear electron microwave resonance frequency for the second quantum ALU ( QUALU2 ) to control the third nuclear quantum dot ( CI2 ₃ ) of the second quantum ALU ( QUALU2 );

f_MW2 f _MW2

zweite Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW2 );second electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MW2 );

f_MWH f _MWH

horizontale Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz. Die vertikale Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz (f_MWV ) und die horizontale Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz (f_MWH ) sind typischerweise zueinander gleich und damit typischerweise gleich einer gemeinsamen Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz (f_MW );horizontal electron-electron microwave frequency. The vertical electron-electron microwave frequency ( f _MWV ) and the horizontal electron-electron microwave frequency ( f _MWH ) are typically equal to each other and thus typically equal to a common electron-electron-microwave frequency ( f _MW );

f_MWH1 f _MWH1

erste horizontale Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz. Die erste vertikale Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz (f_MWV1 ) und die erste horizontale Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz (f_MWH1 ) sind typischerweise zueinander gleich und damit typischerweise gleich einer gemeinsamen ersten Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz (f_MW1 );first horizontal electron-electron microwave frequency. The first vertical electron-electron microwave frequency ( f _MWV1 ) and the first horizontal electron-electron microwave frequency ( f _MWH1 ) are typically equal to each other and thus typically equal to a common first electron-electron-microwave frequency ( f _MW1 );

f_MWHEE1 f _MWHEE1

erste horizontalen Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz;first horizontal electron1-electron2 microwave resonance frequency;

f_MWHEE2 f _MWHEE2

zweite horizontale Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz;second horizontal electron1-electron2 microwave resonance frequency;

f_MWV f _MWV

vertikale Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz. Die vertikale Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz (f_MWV ) und die horizontale Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz (f_MWH ) sind typischerweise zueinander gleich und damit typischerweise gleich einer gemeinsamen Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz (f_MW );vertical electron-electron microwave frequency. The vertical electron-electron microwave frequency ( f _MWV ) and the horizontal electron-electron microwave frequency ( f _MWH ) are typically equal to each other and thus typically equal to a common electron-electron-microwave frequency ( f _MW );

f_MWV1 f _MWV1

erste vertikale Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz. Die erste vertikale Mikrowellenfrequenz (f_MWV1 ) und die erste horizontale Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz (f_MWH1 ) sind typischerweise zueinander gleich und damit typischerweise gleich einer gemeinsamen ersten Elektron-Elektron-Mikrowellenfrequenz (f_MW1 );first vertical electron-electron microwave frequency. The first vertical microwave frequency ( f _MWV1 ) and the first horizontal electron-electron microwave frequency ( f _MWH1 ) are typically equal to each other and thus typically equal to a common first electron-electron-microwave frequency ( f _MW1 );

f_MWVEE1 f _MWVEE1

erste vertikale Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz;first vertical electron1-electron2 microwave resonance frequency;

f_RWCC f _RWCC

Kern-Kern-Radiowellenfrequenz. Die horizontale Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWHCC ) und die vertikale Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWVCC ) sind typischerweise gleich zueinander und gleich einer gemeinsamen Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWCC );Core-core radio wave frequency. The horizontal core-core radio wave frequency ( f _RWHCC ) and the vertical core-core radio wave frequency ( f _RWVCC ) are typically equal to each other and equal to a common core-core radio wave frequency ( f _RWCC );

f_RWHCC f _RWHCC

horizontale Kern-Kern-Radiowellenfrequenz. Die horizontale Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWHCC ) und die vertikale Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWVCC ) sind typischerweise gleich zueinander und gleich einer gemeinsamen Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWCC );horizontal core-core radio wave frequency. The horizontal core-core radio wave frequency ( f _RWHCC ) and the vertical core-core radio wave frequency ( f _RWVCC ) are typically equal to each other and equal to a common core-core radio wave frequency ( f _RWCC );

f_RWVCC f _RWVCC

vertikale Kern-Kern-Radiowellenfrequenz. Die horizontale Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWHCC ) und die vertikale Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWVCC ) sind typischerweise gleich zueinander und gleich einer gemeinsamen Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWCC );vertical core-core radio wave frequency. The horizontal core-core radio wave frequency ( f _RWHCC ) and the vertical core-core radio wave frequency ( f _RWVCC ) are typically equal to each other and equal to a common core-core radio wave frequency ( f _RWCC );

f_{RWEC1_1} f _{RWEC1_1}

erste Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz für die erste QuantenALU (QUALU1) zur Ansteuerung des ersten Kernquantenpunkts (CI1₁ ) der ersten QuantenALU (QUALU1);first electron-nucleus radio wave resonance frequency for the first quantum ALU ( QUALU1 ) to control the first nuclear quantum dot ( CI1 ₁ ) of the first quantum ALU ( QUALU1 );

f_{RWEC2_1} f _{RWEC2_1}

zweite Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz für die erste QuantenALU (QUALU1) zur Ansteuerung des zweiten Kernquantenpunkts (CI1₂ ) der ersten QuantenALU (QUALU1);second electron-nucleus radio wave resonance frequency for the first quantum ALU ( QUALU1 ) to control the second nuclear quantum dot ( CI1 ₂ ) of the first quantum ALU ( QUALU1 );

f_{RWEC3_1} f _{RWEC3_1}

dritte Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz für die erste QuantenALU (QUALU1) zur Ansteuerung des dritten Kernquantenpunkts (CI1₃ ) der ersten QuantenALU (QUALU1);third electron-nucleus radio wave resonance frequency for the first quantum ALU ( QUALU1 ) to control the third nuclear quantum dot ( CI1 ₃ ) of the first quantum ALU ( QUALU1 );

f_{RWEC1_2} f _{RWEC1_2}

erste Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz für die zweite QuantenALU (QUALU2) zur Ansteuerung des ersten Kernquantenpunkts (CI2₁ ) der zweiten QuantenALU (QUALU2);first electron-nucleus radio wave resonance frequency for the second quantum ALU ( QUALU2 ) to control the first nuclear quantum dot ( CI2 ₁ ) of the second quantum ALU ( QUALU2 );

f_{RWEC2_2} f _{RWEC2_2}

zweite Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz für die zweite QuantenALU (QUALU2) zur Ansteuerung des zweiten Kernquantenpunkts (CI2₂ ) der zweiten QuantenALU (QUALU2);second electron-nucleus radio wave resonance frequency for the second quantum ALU ( QUALU2 ) to control the second nuclear quantum dot ( CI2 ₂ ) of the second quantum ALU ( QUALU2 );

f_{RWEC3_2} f _{RWEC3_2}

dritte Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz für die zweite QuantenALU (QUALU2) zur Ansteuerung des dritten Kernquantenpunkts (CI2₃ ) der zweiten QuantenALU (QUALU2);third electron-nucleus radio wave resonance frequency for the second quantum ALU ( QUALU2 ) to control the third nuclear quantum dot ( CI2 ₃ ) of the second quantum ALU ( QUALU2 );

HDHD

horizontale Treiberstufe (HD) zur Ansteuerung des anzusteuernden Quantenbits (QUB);horizontal driver stage ( HD ) to control the quantum bit to be controlled ( QUB );

HD1HD1

erste horizontale Treiberstufe (HD1) zur Ansteuerung des ersten anzusteuernden Quantenbits (QUB1);first horizontal driver stage ( HD1 ) to control the first quantum bit to be controlled ( QUB1 );

HD2HD2

zweite horizontale Treiberstufe (HD2) zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenbits (QUB2);second horizontal driver stage ( HD2 ) to control the second quantum bit to be controlled ( QUB2 );

HD3HD3

dritte horizontale Treiberstufe (HD3) zur Ansteuerung des dritten anzusteuernden Quantenbits (QUB3);third horizontal driver stage ( HD3 ) to control the third quantum bit to be controlled ( QUB3 );

HLOT1HLOT1

erste weitere horizontale Lot-Linie (HLOT1) parallel zur ersten Lot-Linie (LOT) vom Ort eines ersten virtuellen horizontalen Quantenpunkts (VHNV1) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI);first further horizontal plumb line ( HLOT1 ) parallel to the first plumb line ( LOT ) from the location of a first virtual horizontal quantum dot ( VHNV1 ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI );

HLOT2HLOT2

zweite weitere horizontale Lot-Linie (HLOT2) parallel zur zweiten Lot-Linie (LOT) vom Ort eines zweiten virtuellen horizontalen Quantenpunkts (VHNV2) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI);second further horizontal plumb line ( HLOT2 ) parallel to the second plumb line ( LOT ) from the location of a second virtual horizontal quantum dot ( VHNV2 ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI );

HS1HS1

erste horizontale Empfängerstufe (HS1), die mit der ersten horizontalen Treiberstufe (HD1) eine Einheit bilden kann, zur Ansteuerung des ersten anzusteuernden Quantenbits (QUB1);first horizontal receiver stage ( HS1 ) connected to the first horizontal driver stage ( HD1 ) can form a unit to control the first quantum bit to be controlled ( QUB1 );

HS2HS2

zweite horizontale Empfängerstufe (HS2), die mit der zweiten horizontalen Treiberstufe (HD2) eine Einheit bilden kann, zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenbits (QUB3);second horizontal receiver stage ( HS2 ) connected to the second horizontal driver stage ( HD2 ) can form a unit to control the second quantum bit to be controlled ( QUB3 );

HS3HS3

dritte horizontale Empfängerstufe (HS3), die mit der dritten horizontalen Treiberstufe (HD3) eine Einheit bilden kann, zur Ansteuerung des dritten anzusteuernden Quantenbits (QUB3);third horizontal receiver stage ( HS3 ) connected to the third horizontal driver stage ( HD3 ) can form a unit to control the third quantum bit to be controlled ( QUB3 );

IHIH

horizontaler Strom. Der horizontale Strom ist der elektrische Strom, der die horizontale Leitung (LH) durchströmt.horizontal stream. The horizontal current is the electrical current that the horizontal line ( LH ) flows through.

IH1IH1

erster horizontaler Strom. Der erste horizontale Strom ist der elektrische Strom, der die erste horizontale Leitung (LH1) durchströmt.first horizontal stream. The first horizontal current is the electrical current that the first horizontal line ( LH1 ) flows through.

IH2IH2

zweiter horizontaler Strom. Der zweite horizontale Strom ist der elektrische Strom, der die zweite horizontale Leitung (LH2) durchströmt.second horizontal stream. The second horizontal current is the electrical current that the second horizontal line ( LH2 ) flows through.

IH3IH3

dritter horizontaler Strom. Der dritte horizontale Strom ist der elektrische Strom, der die dritte horizontale Leitung (LH3) durchströmt.third horizontal stream. The third horizontal current is the electrical current that the third horizontal line ( LH3 ) flows through.

IH4IH4

vierter horizontaler Strom. Der vierte horizontale Strom ist der elektrische Strom, der die vierte horizontale Leitung (LH4) durchströmt.fourth horizontal stream. The fourth horizontal stream is the electrical current that the fourth horizontal line ( LH4 ) flows through.

IHG1IHG1

erste horizontaler Gleichstromkomponente;first horizontal DC component;

IHG2IHG2

zweite horizontaler Gleichstromkomponente;second horizontal DC component;

IHiIHi

i-ter horizontaler Strom. Der i-te horizontale Strom ist der elektrische Strom, der die i-te horizontale Leitung (LHi) durchströmt.i-th horizontal stream. The i horizontal current is the electrical current that the i horizontal line ( LHi ) flows through.

IHmHim

m-ter horizontaler Strom. Der m-te horizontale Strom ist der elektrische Strom, der die m-te horizontale Leitung (LHm) durchströmt.m-th horizontal stream. The mth horizontal current is the electrical current that the mth horizontal line ( LHm ) flows through.

IHM1IHM1

erster horizontaler Mikrowellenstrom mit dem die erste horizontale Leitung (LH1) bestromt wird;first horizontal microwave current with which the first horizontal line ( LH1 ) is energized;

IHM2IHM2

zweiter horizontaler Mikrowellenstrom mit dem die zweite horizontale Leitung (LH2) bestromt wird;second horizontal microwave stream with which the second horizontal line ( LH2 ) is energized;

IHQUREGIHQUREG

inhomogenes Quantenregister;inhomogeneous quantum register;

ISIS

Isolation. Die bevorzugt verwendete Isolation hat die Aufgabe, die horizontale Leitung (LH) von der vertikalen Leitung (LV) elektrisch zu isolieren. Bevorzugt handelt es sich um ein Oxid, beispielsweise SiO₂, das bevorzugt aufgesputtert wird;Isolation. The preferably used insulation has the task of protecting the horizontal line ( LH ) from the vertical pipe ( LV ) electrically isolate. It is preferably an oxide, for example SiO ₂ , which is preferably sputtered on;

ISH1ISH1

erster horizontaler Abschirmstrom, der durch die erste horizontale Abschirmleitung (SH1) fließt;first horizontal shielding current flowing through the first horizontal shielding line ( SH1 ) flows;

ISH2ISH2

zweiter horizontaler Abschirmstrom Strom, der durch die zweite horizontale Abschirmleitung (SH2) fließt;second horizontal shielding current Current that flows through the second horizontal shielding line ( SH2 ) flows;

ISH3ISH3

dritter horizontaler Abschirmstrom Strom, der durch die dritte horizontale Abschirmleitung (SH3) fließt;third horizontal shielding current Current flowing through the third horizontal shielding line ( SH3 ) flows;

ISH4ISH4

vierter horizontaler Abschirmstrom Strom, der durch die vierte horizontale Abschirmleitung (SH3) fließt;fourth horizontal shielding current Current flowing through the fourth horizontal shielding line ( SH3 ) flows;

ISV1ISV1

erster vertikaler Abschirmstrom, der durch die erste vertikale Abschirmleitung (SV1) fließt;first vertical shielding current flowing through the first vertical shielding line ( SV1 ) flows;

ISV2ISV2

zweiter vertikaler Abschirmstrom, der durch die zweite vertikale Abschirmleitung (SV2) fließt;second vertical shielding current flowing through the second vertical shielding line ( SV2 ) flows;

ISV3ISV3

dritter vertikaler Abschirmstrom, der durch die dritte vertikale Abschirmleitung (SV3) fließt;third vertical shielding current flowing through the third vertical shielding line ( SV3 ) flows;

ISV4ISV4

vierter vertikaler Abschirmstrom, der durch die vierte vertikale Abschirmleitung (SV4) fließt;fourth vertical shielding current flowing through the fourth vertical shielding line ( SV4 ) flows;

IVIV

vertikaler Strom. Der vertikale Strom ist der elektrische Strom, der die vertikale Leitung (LV) durchströmt;vertical stream. The vertical current is the electrical current that the vertical line ( LV ) flows through;

IV1IV1

erster vertikaler Strom. Der erste vertikale Strom ist der elektrische Strom, der die erste vertikale Leitung (LV1) durchströmt;first vertical stream. The first vertical current is the electrical current that the first vertical line ( LV1 ) flows through;

IV2IV2

zweiter vertikaler Strom. Der zweite vertikale Strom ist der elektrische Strom, der die zweite vertikale Leitung (LV2) durchströmt;second vertical stream. The second vertical current is the electrical current that the second vertical line ( LV2 ) flows through;

IV3IV3

dritter vertikaler Strom. Der dritte vertikale Strom ist der elektrische Strom, der die dritte vertikale Leitung (LV3) durchströmt;third vertical stream. The third vertical current is the electrical current that the third vertical line ( LV3 ) flows through;

IV4IV4

vierter vertikaler Strom. Der vierte vertikale Strom ist der elektrische Strom, der die vierte vertikale Leitung (LV4) durchströmt;fourth vertical stream. The fourth vertical current is the electrical current that the fourth vertical line ( LV4 ) flows through;

IVG1IVG1

erster vertikaler Gleichstrom;first vertical direct current;

IVG2IVG2

zweiter vertikaler Gleichstrom;second vertical direct current;

IVjIVj

j-ter vertikaler Strom. Der j-te vertikale Strom ist der elektrische Strom, der die j-te vertikale Leitung (LVj) durchströmt;j th vertical stream. The jth vertical current is the electrical current that the jth vertical line ( LVj ) flows through;

IVM1IVM1

erster vertikaler Mikrowellenstrom mit dem die erste vertikale Leitung (LV1) bestromt wird;first vertical microwave current with which the first vertical line ( LV1 ) is energized;

IVM2IVM2

zweiter vertikaler Mikrowellenstrom mit dem die zweite vertikale Leitung (LV2) bestromt wird;second vertical microwave current with which the second vertical line ( LV2 ) is energized;

IVnIVn

n-ter vertikaler Strom. Der n-te vertikale Strom ist der elektrische Strom, der die n-te vertikale Leitung (LVn) durchströmt;nth vertical stream. The nth vertical current is the electrical current that the nth vertical line ( LVn ) flows through;

ITOITO

Indium-Zinn-Oxid. Hierbei handelt es sich um ein beispielhaftes Material zur Herstellung der horizontalen (Leitung (LH) und/oder der vertikalen Leitung (LV);Indium tin oxide. This is an exemplary material for the production of the horizontal (pipe ( LH ) and / or the vertical line ( LV );

KH11KH11

erster horizontaler Kontakt des ersten Quantenbits (QUB1). Der erste horizontale Kontakt des ersten Quantenbits (QUB1) verbindet die erste horizontale Abschirmleitung (SH1) im ersten Quantenmit (QUB1) elektrisch mit dem Substrat (D) bzw. der epitaktischen Schicht (DEPI). Bevorzugt handelt es sich um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;first horizontal contact of the first quantum bit ( QUB1 ). The first horizontal contact of the first quantum bit ( QUB1 ) connects the first horizontal shielding line ( SH1 ) in the first quantum with ( QUB1 ) electrically with the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ). Prefers it is a contact that comprises titanium or is made of titanium;

KH12KH12

erster horizontaler Kontakt des zweiten Quantenbits (QUB2). Der erste horizontale Kontakt des zweiten Quantenbits (QUB2) verbindet die erste horizontale Abschirmleitung (SH1) im zweiten Quantenbit (QUB2) elektrisch mit dem Substrat (D) bzw. der epitaktischen Schicht (DEPI) . Bevorzugt handelt es sich um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;first horizontal contact of the second quantum bit ( QUB2 ). The first horizontal contact of the second quantum bit ( QUB2 ) connects the first horizontal shielding line ( SH1 ) in the second quantum bit ( QUB2 ) electrically with the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ). It is preferably a contact that comprises titanium or is made of titanium;

KV11KV11

erster vertikaler Kontakt des ersten Quantenbits (QUB1). Der erste vertikale Kontakt des ersten Quantenbits (QUB1) verbindet die erste vertikale Abschirmleitung (SH1) im ersten Quantenbit (QUB1) elektrisch mit dem Substrat (D) bzw. der epitaktischen Schicht (DEPI). Bevorzugt handelt es sich um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;first vertical contact of the first quantum bit ( QUB1 ). The first vertical contact of the first quantum bit ( QUB1 ) connects the first vertical shielding line ( SH1 ) in the first quantum bit ( QUB1 ) electrically with the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ). It is preferably a contact that comprises titanium or is made of titanium;

KV12KV12

zweiter vertikaler Kontakt des ersten Quantenbits (QUB1) und zweiten Quantenbits (QUB2). Das erste Quantenbit (QUB1) und das zweite Quantenbit (QUB2) nutzen den zweiten vertikalen Kontakt bevorzugt gemeinsam. Der zweite vertikale Kontakt des ersten Quantenbits (QUB1) und zweiten Quantenbits (QUB2) verbindet bevorzugt die zweite vertikale Abschirmleitung (SH2) bevorzugt auf der Grenze zwischen erstem Quantenbit (QUB1) und zweiten Quantenbit (QUB2) elektrisch mit dem Substrat (D) bzw. der epitaktischen Schicht (DEPI). Bevorzugt handelt es sich um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;second vertical contact of the first quantum bit ( QUB1 ) and second quantum bits ( QUB2 ). The first quantum bit ( QUB1 ) and the second quantum bit ( QUB2 ) preferably share the second vertical contact. The second vertical contact of the first quantum bit ( QUB1 ) and second quantum bits ( QUB2 ) preferably connects the second vertical shielding line ( SH2 ) preferably on the boundary between the first quantum bit ( QUB1 ) and second quantum bit ( QUB2 ) electrically with the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ). It is preferably a contact that comprises titanium or is made of titanium;

KV13KV13

dritter vertikaler Kontakt des zweiten Quantenbits (QUB2) und dritten Quantenbits (QUB3). Das zweite Quantenbit (QUB2) und das dritte Quantenbit (QUB3) nutzen den dritten vertikalen Kontakt bevorzugt gemeinsam. Der dritte vertikale Kontakt des zweiten Quantenbits (QUB2) und des dritten Quantenbits (QUB3) verbindet bevorzugt die dritte vertikale Abschirmleitung (SH3) bevorzugt auf der Grenze zwischen zweiten Quantenbit (QUB2) und dritten Quantenbit (QUB3) elektrisch mit dem Substrat (D) bzw. der epitaktischen Schicht (DEPI). Bevorzugt handelt es sich um einen Kontakt, der Titan umfasst oder aus Titan gefertigt ist;third vertical contact of the second quantum bit ( QUB2 ) and third quantum bits ( QUB3 ). The second quantum bit ( QUB2 ) and the third quantum bit ( QUB3 ) prefer to share the third vertical contact. The third vertical contact of the second quantum bit ( QUB2 ) and the third quantum bit ( QUB3 ) preferably connects the third vertical shielding line ( SH3 ) preferably on the border between the second quantum bit ( QUB2 ) and third quantum bit ( QUB3 ) electrically with the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ). It is preferably a contact that comprises titanium or is made of titanium;

LEDLED

Lichtquelle. Die Lichtquelle dient bevorzugt der Erzeugung des „grünrn Lichts“ im Sinne dieser Schrift. Man beachte, dass das „grüne Licht“ nur bei der Verwendung von NV-Zentren in Diamant als Quantenpunkte (NV) in dem Substrat (D) tatsächlich bevorzugt eine grüne Farbe hat. Bei anderen Störstellen in anderen Substratkristallen kann dies erheblich anders sein. Daher handelt es sich um eine funktionale Definition. Bevorzugt wird eine LED oder ein Laser oder eine Laser-LED oder dergleichen verwendet. Typischerweise werden relativ hohe Beleuchtungsstärken verwendet. Daher kann die Lichtquelle auch optische Funktionselemente wie Linsen Spiegel etc. zur Strahlformung und Lenkung mitumfassen.Light source. The light source is preferably used to generate the “green light” in the sense of this document. Note that the "green light" is only available when using NV centers in diamond as quantum dots ( NV ) in the substrate ( D. ) actually prefers a green color. This can be considerably different for other impurities in other substrate crystals. Therefore it is a functional definition. One is preferred LED or a laser or a laser LED or the like is used. Typically, relatively high illuminance levels are used. Therefore, the light source can also include optical functional elements such as lenses, mirrors etc. for beam shaping and steering.

LEDDRLEDDR

Lichtquellentreiber;Light source driver;

LHLH

horizontale Leitung;horizontal pipe;

LH1LH1

erste horizontale Leitung;first horizontal pipe;

LH2LH2

zweite horizontale Leitung;second horizontal duct;

LH3LH3

dritte horizontale Leitung;third horizontal pipe;

LH4LH4

vierte horizontale Leitung;fourth horizontal line;

LHiLHi

i-te horizontale Leitung;i-th horizontal line;

LHjLHj

j-te horizontale Leitung;jth horizontal line;

LHmLHm

m-te horizontale Leitung;m th horizontal line;

LHnLHn

n-te horizontale Leitung;nth horizontal line;

LOTLOT

Lot-Linie (LOT) des Lots vom Ort des Quantenpunkts (NV) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI). Es handelt sich um eine gedachte Linie;Plumb line ( LOT ) of the perpendicular from the location of the quantum dot ( NV ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ). It is an imaginary line;

LOTPLOTP

Lotpunkt, an dem die Lot-Linie (LOT), die eine gedachte Linie ist, die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) durchstößt. Es handelt sich somit um einen gedachten Punkt;Plumb point at which the plumb line ( LOT ), which is an imaginary line, the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) pierces. It deals thus around an imaginary point;

LVLV

vertikale Leitung;vertical pipe;

LV1LV1

erste vertikale Leitung;first vertical pipe;

LV2LV2

zweite vertikale Leitung;second vertical pipe;

LV3LV3

dritte vertikale Leitung;third vertical pipe;

LV4LV4

vierte vertikale Leitung;fourth vertical line;

LVjLVj

j-te vertikale Leitung;j th vertical line;

LVnLVn

n-te vertikale Leitung;n th vertical line;

µCµC

Steuervorrichtung;Control device;

MFCMFC

Magnetfeldkontrolle;Magnetic field control;

MFKMFK

Magnetfeldkontrollvorrichtung (Aktor);Magnetic field control device (actuator);

MFSMFS

Magnetfeldsensor;Magnetic field sensor;

NVNV

Quantenpunkt. Bei dem Quantenpunkt handelt es sich bevorzugt um ein paramagnetisches Zentrum. Typischerweise handelt es sich bei dem paramagnetischen Zentrum um ein Farbzentrum in dem Substrat (D) und/oder in der Epitaxieschicht (DEPI). Handelt es sich dem Substrat (D) und/oder in der Epitaxieschicht (DEPI), so handelt es sich bevorzugt bei dem Farbzentrum um eines der bekannten Farbzentren in Diamant. Hierzu sei auf das Buch Alexander Zaitsev, „Optical Properties of Diamond“, Springer; Auflage: 2001 (20. Juni 2001) verwiesen.Quantum dot. The quantum dot is preferably a paramagnetic center. Typically, the paramagnetic center is a color center in the substrate ( D. ) and / or in the epitaxial layer ( DEPI ). Is it the substrate ( D. ) and / or in the epitaxial layer ( DEPI ), the color center is preferably one of the known color centers in diamond. Please refer to the book Alexander Zaitsev, "Optical Properties of Diamond", Springer; Edition: 2001 (June 20, 2001) referenced.

NV1NV1

erster Quantenpunkt des ersten Quantenbits (QUB1);first quantum dot of the first quantum bit ( QUB1 );

NV2NV2

zweiter Quantenpunkt des zweiten Quantenbits (QUB2);second quantum dot of the second quantum bit ( QUB2 );

NV11NV11

Quantenpunkt des Quantenbits (QUB11) in der ersten vertikalen Spalte und in der ersten horizontalen Zeile eines eindimensionalen Quantenregisters (QREG1D) oder eines zweidimensionalen Quantenregisters (QREG2D);Quantum dot of the quantum bit ( QUB11 ) in the first vertical column and in the first horizontal row of a one-dimensional quantum register ( QREG1D ) or a two-dimensional quantum register ( QREG2D );

OFOF

Oberfläche des Substrats (D) oder der epitaktischen Schicht (DEPI). Im Sinne dieser Offenlegung wird die Oberfläche durch die Oberfläche des Stapels aus epitaktischer Schicht (DEPI) und Substrat (D) gebildet. Ist keine epitaktische Schicht vorhanden, so wird die Oberfläche durch die Oberfläche des Substrats (D) alleine im Sinne dieser Offenlegung gebildet.Surface of the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ). For the purposes of this disclosure, the surface is defined by the surface of the stack of epitaxial layer ( DEPI ) and substrate ( D. ) educated. If there is no epitaxial layer, the surface is covered by the surface of the substrate ( D. ) formed solely within the meaning of this disclosure.

φ₁ φ ₁

erster Phasenwinkel der Rabi-Oszillation des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG);first phase angle of the Rabi oscillation of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG );

φ₂ φ ₂

zweiter Phasenwinkel der Rabi-Oszillation des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG);second phase angle of the Rabi oscillation of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG );

QCQC

Quantencomputer;Quantum computers;

QUALUQUALU

QuantenALU. Eine QuantenALU besteht im Sinne dieser Schrift aus zumindest einem Quantenpunkt (NV), bevorzugt aus genau einem Quantenpunkt (NV), und zumindest einem Kernquantenpunkt (CI), bevorzugt mehreren Kernquantenpunkten;Quantum ALU. For the purposes of this document, a quantum ALU consists of at least one quantum dot ( NV ), preferably from exactly one quantum dot ( NV ), and at least one nuclear quantum dot ( CI ), preferably several nuclear quantum dots;

QUALU1QUALU1

erste QuantenALU. Die beispielhafte erste QuantenALU besteht aus einem ersten Quantenpunkt (NV1) und einem ersten Kernquantenpunkt (CI1);first quantum ALU. The exemplary first quantum ALU consists of a first quantum dot ( NV1 ) and a first nuclear quantum dot ( CI1 );

QUALU1'QUALU1 '

erste QuantenALU. Die beispielhafte erste QuantenALU besteht aus einem ersten Quantenpunkt (NV1) und einem ersten Kernquantenpunkt (CI1₁ ) der ersten QuantenALU und einem zweiten Kernquantenpunkt (CI1₂ ) der ersten QuantenALU und einem dritten Kernquantenpunkt (CI1₃ ) der ersten QuantenALU (20);first quantum ALU. The exemplary first quantum ALU consists of a first quantum dot ( NV1 ) and a first nuclear quantum dot ( CI1 ₁ ) the first quantum ALU and a second nuclear quantum dot ( CI1 ₂ ) the first quantum ALU and a third nuclear quantum dot ( CI1 ₃ ) of the first quantum ALU ( 20th );

QUALU11QUALU11

QuantenALU in der ersten Zeile und ersten Spalte;QuantenALU in the first row and first column;

QUALU12QUALU12

QuantenALU in der ersten Zeile und zweiten Spalte;QuantenALU in the first row and second column;

QUALU13QUALU13

QuantenALU in der ersten Zeile und dritten Spalte;QuantenALU in the first row and third column;

QUALU21QUALU21

QuantenALU in der zweiten Zeile und ersten Spalte;QuantenALU in the second row and first column;

QUALU22QUALU22

QuantenALU in der zweiten Zeile und zweiten Spalte;Quantum ALU in the second row and second column;

QUALU23QUALU23

QuantenALU in der zweiten Zeile und dritten Spalte;QuantenALU in the second row and third column;

QUALU31QUALU31

QuantenALU in der dritten Zeile und ersten Spalte;QuantenALU in the third row and first column;

QUALU32QUALU32

QuantenALU in der dritten Zeile und zweiten Spalte;QuantenALU in the third row and second column;

QUALU33QUALU33

QuantenALU in der dritten Zeile und dritten Spalte;QuantenALU in the third row and third column;

QUALU2QUALU2

zweite QuantenALU. Die beispielhafte zweite QuantenALU besteht aus einem zweiten Quantenpunkt (NV2) und einem zweiten Kernquantenpunkt (CI2);second quantum ALU. The exemplary second quantum ALU consists of a second quantum dot ( NV2 ) and a second nuclear quantum dot ( CI2 );

QUALU2'QUALU2 '

zweite QuantenALU. Die beispielhafte zweite QuantenALU besteht aus einem zweiten Quantenpunkt (NV2) und einem ersten Kernquantenpunkt (CI2₁ ) der zweiten QuantenALU und einem zweiten Kernquantenpunkt (CI2₂ ) der zweiten QuantenALU und einem dritten Kernquantenpunkt (CI2₃ ) der zweiten QuantenALU (20);second quantum ALU. The exemplary second quantum ALU consists of a second quantum dot ( NV2 ) and a first nuclear quantum dot ( CI2 ₁ ) the second quantum ALU and a second nuclear quantum dot ( CI2 ₂ ) the second quantum ALU and a third nuclear quantum dot ( CI2 ₃ ) of the second quantum ALU ( 20th );

QUREGQUREG

Quantenregister;Quantum register;

QUREG1DQUREG1D

eindimensionales Quantenregister;one-dimensional quantum register;

QUREG2DQUREG2D

zweidimensionales Quantenregister;two-dimensional quantum register;

QUBQUB

Quantenbit;Quantum bit;

QUB1QUB1

erstes Quantenbit des Quantenregisters (QUREG);first quantum bit of the quantum register ( QUREG );

QUB2QUB2

zweites Quantenbit des Quantenregisters (QUREG);second quantum bit of the quantum register ( QUREG );

QUB3QUB3

drittes Quantenbit des Quantenregisters (QUREG);third quantum bit of the quantum register ( QUREG );

QUB4QUB4

viertes Quantenbit des Quantenregisters (QUREG);fourth quantum bit of the quantum register ( QUREG );

QUBiQUBi

i-tes Quantenbit des Quantenregisters (QUREG);i-th quantum bit of the quantum register ( QUREG );

QUBjQUBj

j-tes Quantenbit des Quantenregisters (QUREG);jth quantum bit of the quantum register ( QUREG );

QUBnQUBn

n-tes Quantenbit des Quantenregisters (QUREG);nth quantum bit of the quantum register ( QUREG );

SH1SH1

erste horizontale Abschirmleitung;first horizontal shield line;

SH2SH2

zweite horizontale Abschirmleitung;second horizontal shield line;

SH3SH3

dritte horizontale Abschirmleitung;third horizontal shield line;

SH4SH4

vierte horizontale Abschirmleitung;fourth horizontal shield line;

SHiSHi

i-te horizontale Abschirmleitung;i-th horizontal shield line;

SHmSHm

m-te horizontale Abschirmleitung;m-th horizontal shielding line;

sp12sp12

Abstand zwischen dem ersten Quantenpunkt (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) des beispielshaften Quantenregisters (QUREG);Distance between the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) and the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the exemplary quantum register ( QUREG );

SV1SV1

erste horizontale Abschirmleitung;first horizontal shield line;

SV2SV2

zweite vertikale Abschirmleitung;second vertical shield line;

SV3SV3

dritte vertikale Abschirmleitung;third vertical shield line;

SV4SV4

vierte vertikale Abschirmleitung;fourth vertical shield line;

SVjSVj

j-te vertikale Abschirmleitung;j th vertical shield wire;

SVnSVn

n-te vertikale Abschirmleitung;nth vertical shield wire;

SW1SW1

erster Schwellwert;first threshold;

VDVD

vertikale Treiberstufe zur Ansteuerung des anzusteuernden Quantenbits (QUB);vertical driver stage for controlling the quantum bit to be controlled ( QUB );

VD1VD1

ersten vertikale Treiberstufe zur Ansteuerung des ersten anzusteuernden Quantenbits (QUB1);first vertical driver stage to control the first quantum bit to be controlled ( QUB1 );

VD2VD2

zweite vertikale Treiberstufe zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenbits (QUB2);second vertical driver stage for controlling the second quantum bit to be controlled ( QUB2 );

VD3VD3

dritte vertikale Treiberstufe zur Ansteuerung des dritten anzusteuernden Quantenbits (QUB3);third vertical driver stage for controlling the third quantum bit to be controlled ( QUB3 );

VLOT1VLOT1

erste weitere vertikale Lot-Linie parallel zur Lot-Linie (LOT) vom Ort eines ersten virtuellen vertikalen Kernquantenpunkts (VVCI1) und/oder eines ersten vertikalen Quantenpunkts (VVNV1) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI);first further vertical plumb line parallel to the plumb line ( LOT ) from the location of a first virtual vertical nuclear quantum dot ( VVCI1 ) and / or a first vertical quantum dot ( VVNV1 ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI );

VLOT2VLOT2

zweite weitere vertikale Lot-Linie parallel zur Lot-Linie (LOT) vom Ort eines zweiten virtuellen vertikalen Kernquantenpunkts (VVCI2) und/oder eines zweiten vertikalen Quantenpunkts (VVNV2) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI);second further vertical plumb line parallel to the plumb line ( LOT ) from the location of a second virtual vertical nuclear quantum dot ( VVCI2 ) and / or a second vertical quantum dot ( VVNV2 ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI );

VLOTP1VLOTP1

erster weiterer vertikaler Lotpunkt;first further vertical plumb point;

VLOTP2VLOTP2

zweiter weiterer vertikaler Lotpunkt;second further vertical plumb point;

VHNV1VHNV1

erster virtueller horizontaler Quantenpunkt;first virtual horizontal quantum dot;

VHNV2VHNV2

zweiter virtueller horizontaler Quantenpunkt;second virtual horizontal quantum dot;

VVNV1VVNV1

erster virtueller vertikaler Quantenpunkt;first virtual vertical quantum dot;

VVNV2VVNV2

zweiter virtueller vertikaler Quantenpunkt;second virtual vertical quantum dot;

VS1VS1

erste vertikale Empfängerstufe, die mit der ersten vertikalen Treiberstufe (VD1) eine Einheit bilden kann, zur Ansteuerung des ersten anzusteuernden Quantenbits (QUB1);first vertical receiver stage, which is connected to the first vertical driver stage ( VD1 ) can form a unit to control the first quantum bit to be controlled ( QUB1 );

VS2VS2

zweite vertikale Empfängerstufe, die mit der zweiten vertikalen Treiberstufe (VD2) eine Einheit bilden kann, zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenbits (QUB2);second vertical receiver stage, which is connected to the second vertical driver stage ( VD2 ) can form a unit to control the second quantum bit to be controlled ( QUB2 );

VS3VS3

dritte vertikale Empfängerstufe, die mit der dritten vertikalen Treiberstufe (VD3) eine Einheit bilden kann, zur Ansteuerung des dritten anzusteuernden Quantenbits (QUB3);third vertical receiver stage, which is connected to the third vertical driver stage ( VD3 ) can form a unit to control the third quantum bit to be controlled ( QUB3 );

Liste der zitierten SchriftenList of scriptures cited

PatentliteraturPatent literature

US 9 317 473 B2US 9 317 473 B2

NichtpatentliteraturNon-patent literature

Alexander Zaitsev, „Optical Properties of Diamond“, Springer; Auflage: 2001 (20. Juni 2001)Alexander Zaitsev, "Optical Properties of Diamond", Springer; Edition: 2001 (June 20, 2001)

Mathias H. Metsch, Katharina Senkalla, Benedikt Tratzmiller, Jochen Scheuer, Michael Kern, Jocelyn Achard, Alexandre Tallaire, Martin B. Plenio, Petr Siyushev, and Fedor Jelezko, „Initialization and Readout of Nuclear Spins via a Negatively Charged Silicon-Vacancy Center in Diamond“ Phys. Rev. Lett. 122, 190503 - Published 17 May 2019Mathias H. Metsch, Katharina Senkalla, Benedikt Tratzmiller, Jochen Scheuer, Michael Kern, Jocelyn Achard, Alexandre Tallaire, Martin B. Plenio, Petr Siyushev, and Fedor Jelezko, “Initialization and Readout of Nuclear Spins via a Negatively Charged Silicon-Vacancy Center in Diamond “Phys. Rev. Lett. 122, 190503 - Published 17 May 2019

Unden T, Tomek N, Weggier T, Frank F, London P, Zopes J, Degen C, Raatz N, Meijer J, Watanabe H, Itoh K M, Plenio M B, Naydenov B & Jelezko F, „Coherent control of solid state nuclear spin nanoensemble“, npj Quantum Information 4, Article number: 39 (2018)Unden T, Tomek N, Weggier T, Frank F, London P, Zopes J, Degen C, Raatz N, Meijer J, Watanabe H, Itoh KM, Plenio MB, Naydenov B & Jelezko F, “Coherent control of solid state nuclear spin nanoensemble ", npj Quantum Information 4, Article number: 39 (2018)

Häußler S, Thiering G, Dietrich A, Waasem N, Teraji T, Isoya J, Iwasaki T, Hatano M, Jelezko F, Gali A, Kubanek A, „Photoluminescence excitation spectroscopy of SiV- and GeV- color center in diamond“, New Journal of Physics, Volume 19 (2017)Häussler S, Thiering G, Dietrich A, Waasem N, Teraji T, Isoya J, Iwasaki T, Hatano M, Jelezko F, Gali A, Kubanek A, "Photoluminescence excitation spectroscopy of SiV- and GeV- color center in diamond", New Journal of Physics, Volume 19 (2017)

Matthias Pfender, Nabeel Aslam, Patrick Simon, Denis Antonov, Gergő Thiering, Sina Burk, Felipe Fävaro de Oliveira, Andrej Denisenko, Helmut Fedder, Jan Meijer, Jose A. Garrido, Adam Gali, Tokuyuki Teraji, Junichi Isoya, Marcus William Doherty, Audrius Alkauskas, Alejandro Gallo, Andreas Grüneis, Philipp Neumann, and Jörg Wrachtrup, „Protecting a Diamond Quantum Memory by Charge State Control“, DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b01796, Nano Lett. 2017, 17, 5931-5937Matthias Pfender, Nabeel Aslam, Patrick Simon, Denis Antonov, Gergő Thiering, Sina Burk, Felipe Fävaro de Oliveira, Andrej Denisenko, Helmut Fedder, Jan Meijer, Jose A. Garrido, Adam Gali, Tokuyuki Teraji, Junichi Isoya, Marcus William Doherty, Audrius Alkauskas, Alejandro Gallo, Andreas Grüneis, Philipp Neumann, and Jörg Wrachtrup, "Protecting a Diamond Quantum Memory by Charge State Control", DOI: 10.1021 / acs.nanolett.7b01796, Nano Lett. 2017, 17, 5931-5937

Petr Siyushev, Milos Nesladek, Emilie Bourgeois, Michal Gulka, Jaroslav Hruby, Takashi Yamamoto, Michael Trupke, Tokuyuki Teraji, Junichi Isoya, Fedor Jelezko, „Photoelectrical imaging and coherent spin-state readout of single nitrogen-vacancy centers in diamond“, Science 15 Feb 2019: Vol. 363, Issue 6428, pp. 728-731, DOI: 10.1126/science.aav2789Petr Siyushev, Milos Nesladek, Emilie Bourgeois, Michal Gulka, Jaroslav Hruby, Takashi Yamamoto, Michael Trupke, Tokuyuki Teraji, Junichi Isoya, Fedor Jelezko, "Photoelectrical imaging and coherent spin-state readout of single nitrogen-vacancy centers in diamond", Science 15 Feb 2019: Vol. 363, Issue 6428, pp. 728-731, DOI: 10.1126 / science.aav2789

Gurudev Dutt, Liang Jiang, Jeronimo R. Maze, A. S. Zibrov „Quantum Register Based on Individual Electronic and Nuclear Spin Qubits in Diamond“, Science, Vol. 316, 1312-1316, 01.06.2007, DOI: 10. 1126/science. 1139831Gurudev Dutt, Liang Jiang, Jeronimo R. Maze, A. S. Zibrov “Quantum Register Based on Individual Electronic and Nuclear Spin Qubits in Diamond”, Science, Vol. 316, 1312-1316, June 1, 2007, DOI: 10. 1126 / science. 1139831

Thiago P. Mayer Alegre, Antonio C. Torrezan de Souza, Gilberto Medeiros-Ribeiro, „Microstrip resonator for microwaves with controllable polarization“, arXiv:0708.0777v2 [cond-mat.other] 11.10.2007Thiago P. Mayer Alegre, Antonio C. Torrezan de Souza, Gilberto Medeiros-Ribeiro, “Microstrip resonator for microwaves with controllable polarization”, arXiv: 0708.0777v2 [cond-mat.other] October 11, 2007

Benjamin Smeltzer, Jean Mclntyre, Lilian Childress „Robust control of individual nuclear spins in diamond“, Phys. Rev. A 80, 050302(R) - 25 November 2009Benjamin Smeltzer, Jean McIntyre, Lilian Childress “Robust control of individual nuclear spins in diamond”, Phys. Rev. A 80, 050302 (R) - 25 November 2009

Timothy J. Proctor, Erika Andersson, Viv Kendon „Universal quantum computation by the unitary control of ancilla qubits and using a fixed ancilla-register interaction“, Phys. Rev. A 88, 042330 -24 Okt. 2013Timothy J. Proctor, Erika Andersson, Viv Kendon "Universal quantum computation by the unitary control of ancilla qubits and using a fixed ancilla-register interaction", Phys. Rev. A 88, 042330 -24 Oct. 2013

Yuting Ping, Brendon W. Lovett, Simon C. Benjamin, Erik M. Gauger, „Practicality of Spin Chain Wiring in Diamond Quantum Technologies“ Phys. Rev. Lett. 110, 100503Yuting Ping, Brendon W. Lovett, Simon C. Benjamin, Erik M. Gauger, "Practicality of Spin Chain Wiring in Diamond Quantum Technologies" Phys. Rev. Lett. 110, 100503

Tobias Lühmann, Roger John, Ralf Wunderlich, Jan Meijer, Sebastien Pezzagna, „Coulomb-driven single defect engineering for scalable qubits and spin sensors in diamond“, Nat Commun 10, 4956 (2019).https://doi.org/10.1038/s41467-019-12556-0Tobias Lühmann, Roger John, Ralf Wunderlich, Jan Meijer, Sebastien Pezzagna, "Coulomb-driven single defect engineering for scalable qubits and spin sensors in diamond", Nat Commun 10, 4956 (2019) .https: //doi.org/10.1038 / s41467-019-12556-0

Merkmale des KonzeptsFeatures of the concept

VORBEMERKUNGENPRELIMINARY REMARKS

Die Merkmalsliste gibt die Merkmale des Vorschlags wieder.The characteristics list shows the characteristics of the proposal.

QUANTENBIT-KONSTRUKTIONEN 1- 78QUANTUM BIT CONSTRUCTIONS 1-78

QUANTENBIT (QUB) 1-39QUANTUM BIT (QUB) 1-39

1. 1. Quantenbit (QUB)
   • - umfassend eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Quantenpunkts (NV)
   • - mit einem Substrat (D) und
   • - ggf. mit einer epitaktischen Schicht (DEPI) und
   • - mit einem Quantenpunkt (NV) und
   • - mit einer Vorrichtung, die zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes, insbesondere eines Mikrowellenfeldes (B_MW) und/oder eines Radiowellenfeldes (B_RW), am Ort des Quantenpunkts (NV) geeignet ist,
   • - wobei die epitaktische Schicht (DEPI), sofern vorhanden, auf dem Substrat (D) aufgebracht ist und
   • - wobei das Substrat (D) und/oder die ggf. vorhandene epitaktische Schicht (DEPI) eine Oberfläche (OF) aufweist und
   • - wobei der Quantenpunkt (NV) ein paramagnetisches Zentrum in dem Substrat (D) und/oder in der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) ist und
   • - wobei der Quantenpunkt (NV) einen Quantenpunkttyp aufweist und
   • - wobei ein Lot längs einer Lot-Linie (LOT) vom Ort des Quantenpunkts (NV) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden kann und
   • - wobei die Lot-Linie (LOT) die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem Lotpunkt (LOTP) durchstößt und
   • - wobei die Vorrichtung, die zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes geeignet ist, sich auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) befinden und
   • - wobei die Vorrichtung, die zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes sich in der Nähe des Lot-Punktes (LOTP) oder am Lot-Punkt (LOTP) befindet.
   1st quantum bit ( QUB )
   • - Comprising a device for controlling a quantum dot ( NV )
   • - with a substrate ( D. ) and
   • - possibly with an epitaxial layer ( DEPI ) and
   • - with a quantum dot ( NV ) and
   • - With a device that is used to generate an electromagnetic wave field, in particular a microwave field (B _MW ) and / or a radio wave field (B _RW ), at the location of the quantum dot ( NV ) suitable is,
   • - where the epitaxial layer ( DEPI ), if present, on the substrate ( D. ) is applied and
   • - where the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) a surface ( OF ) and
   • - where the quantum dot ( NV ) a paramagnetic center in the substrate ( D. ) and / or in the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) is and
   • - where the quantum dot ( NV ) has a quantum dot type and
   • - where a perpendicular along a perpendicular line ( LOT ) from the location of the quantum dot ( NV ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) can be felled and
   • - where the plumb line ( LOT ) the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a plumb point ( LOTP ) pierces and
   • - wherein the device, which is suitable for generating an electromagnetic wave field, is on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) and
   • - The device used to generate an electromagnetic wave field is located in the vicinity of the plumb point ( LOTP ) or at the plumb point ( LOTP ) is located.
2. 2. Quantenbit (QUB), insbesondere nach Merkmal 1,
   • - wobei die Vorrichtung, die zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes, insbesondere eines Mikrowellenfeldes (B_MW) und/oder eines Radiowellenfeldes (B_RW), eine Vorrichtung, die zur Erzeugung eines zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfeldes ist.
   2nd quantum bit ( QUB ), especially by feature 1 ,
   • - The device which is used to generate an electromagnetic wave field, in particular a microwave field (B _MW ) and / or a radio wave field (B _RW ), is a device which is used to generate a circularly polarized electromagnetic wave field.
3. 3. Quantenbit (QUB), insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Merkmale 1 bis 2,
   • - umfassend eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Quantenpunkts (NV)
   • - mit einem Substrat (D) und
   • - ggf. mit einer epitaktischen Schicht (DEPI) und
   • - mit einem Quantenpunkt (NV) und
   • - mit einer horizontalen Leitung (LH) und
   • - mit einer vertikalen Leitung (LV),
   • - wobei die epitaktische Schicht (DEPI), sofern vorhanden, auf dem Substrat (D) aufgebracht ist und
   • - wobei das Substrat (D) und/oder die ggf. vorhandene epitaktische Schicht (DEPI) eine Oberfläche (OF) aufweist und
   • - wobei der Quantenpunkt (NV) ein paramagnetisches Zentrum in dem Substrat (D) und/oder in der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) ist und
   • - wobei der Quantenpunkt (NV) einen Quantenpunkttyp aufweist und
   • - wobei ein Lot längs einer Lot-Linie (LOT) vom Ort des Quantenpunkts (NV) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden kann und
   • - wobei die Lot-Linie (LOT) die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem Lotpunkt (LOTP) durchstößt und
   • - wobei sich die horizontale Leitung (LH) und die vertikale Leitung (LV) auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) befinden und
   • - wobei sich die horizontale Leitung (LH) und die vertikale Leitung (LV) in der Nähe des Lot-Punktes (LOTP) oder am Lot-Punkt (LOTP) in einem von null verschiedenen Kreuzungswinkel (α) kreuzen.
   3rd quantum bit ( QUB ), in particular according to one or more of the preceding features 1 to 2 ,
   • - Comprising a device for controlling a quantum dot ( NV )
   • - with a substrate ( D. ) and
   • - possibly with an epitaxial layer ( DEPI ) and
   • - with a quantum dot ( NV ) and
   • - with a horizontal pipe ( LH ) and
   • - with a vertical pipe ( LV ),
   • - where the epitaxial layer ( DEPI ), if present, on the substrate ( D. ) is applied and
   • - where the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) a surface ( OF ) and
   • - where the quantum dot ( NV ) a paramagnetic center in the substrate ( D. ) and / or in the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) is and
   • - where the quantum dot ( NV ) has a quantum dot type and
   • - where a perpendicular along a perpendicular line ( LOT ) from the location of the quantum dot ( NV ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) can be felled and
   • - where the plumb line ( LOT ) the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a plumb point ( LOTP ) pierces and
   • - where the horizontal line ( LH ) and the vertical line ( LV ) on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) and
   • - where the horizontal line ( LH ) and the vertical line ( LV ) near the plumb point ( LOTP ) or at the plumb point ( LOTP ) at a non-zero crossing angle ( α ) cross.
4. 4. Quantenbit (QUB) nach dem vorausgehenden Merkmal und Merkmal 3
   • - wobei die horizontale Leitung (LH) von der vertikalen Leitung (LV) elektrisch isoliert ist.
   4th quantum bit ( QUB ) according to the preceding feature and feature 3
   • - where the horizontal line ( LH ) from the vertical pipe ( LV ) is electrically isolated.
5. 5. Quantenbit (QUB) nach dem vorausgehenden Merkmal und Merkmal 3
   • - wobei die horizontale Leitung (LH) von der vertikalen Leitung (LV) mittels einer elektrischen Isolation (IS) elektrisch isoliert ist.
   5th quantum bit ( QUB ) according to the preceding feature and feature 3
   • - where the horizontal line ( LH ) from the vertical pipe ( LV ) by means of electrical insulation ( IS ) is electrically isolated.
6. 6. Quantenbit nach einem oder mehreren der vorhergehenden Merkmale
   • - wobei die horizontale Leitung (LH) und/oder die vertikale Leitung (LV) aus Material gefertigt, dass bei unterschreiten einer kritischen Temperatur supraleitend ist und das insbesondere dazu bestimmt und/oder vorgesehen ist, bei dieser Temperatur betrieben zu werden.
   6. Quantum bit according to one or more of the preceding features
   • - where the horizontal line ( LH ) and / or the vertical line ( LV ) made of material that is superconducting when it falls below a critical temperature and that is particularly intended and / or intended to be operated at this temperature.
7. 7. Quantenbit nach dem vorhergehenden Merkmal
   • - wobei die horizontale Leitung (LH) und/oder die vertikale Leitung (LV) Öffnungen aufweist oder als abschnittsweise parallelgeführte Leitungen ausgeführt sind, insbesondere um ein sogenanntes Pinning zu verindern.
   7. quantum bit according to the preceding feature
   • - where the horizontal line ( LH ) and / or the vertical line ( LV ) Has openings or are designed as lines running in parallel in sections, in particular in order to prevent so-called pinning.
8. 8. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale und Merkmal 3
   • - wobei die horizontale Leitung (LH) und/oder die vertikale Leitung (LV) für grünes Licht transparent ist und
   • - wobei insbesondere die horizontale Leitung (LH) und/oder die vertikale Leitung (LV) aus einem elektrisch leitenden und optisch für grünes Licht transparenten Material, insbesondere aus Indium-Zinn-Oxid (gebräuchliche Abkürzung ITO) gefertigt ist.
   8th quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding features and characteristics 3
   • - where the horizontal line ( LH ) and / or the vertical line ( LV ) is transparent to green light and
   • - whereby in particular the horizontal line ( LH ) and / or the vertical line ( LV ) made of an electrically conductive material that is optically transparent to green light, in particular made of indium tin oxide (common abbreviation ITO ) is manufactured.
9. 9. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale und Merkmal 3
   • - wobei das Quantenbit (QUB) eine Oberfläche (OF) mit der horizontalen Leitung (LH) und mit der vertikalen Leitung (LV) aufweist und
   • - wobei das Quantenbit (QUB) eine der Oberfläche (OF) gegenüberliegende Unterseite (US) aufweist und
   • - wobei das Quantenbit (QUB) so montiert wird, dass die Unterseite (US) des Quantenbits (QUB) mit grünem Licht so bestahlt werden kann, dass das güne Licht den Quantenpunkt (NV) erreichen und beeinflussen kann.
   9th quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding features and characteristics 3
   • - where the quantum bit ( QUB ) a surface ( OF ) with the horizontal line ( LH ) and with the vertical line ( LV ) and
   • - where the quantum bit ( QUB ) one of the surface ( OF ) has opposite bottom (US) and
   • - where the quantum bit ( QUB ) is mounted so that the bottom (US) of the quantum bit ( QUB ) can be irradiated with green light in such a way that the green light touches the quantum dot ( NV ) can achieve and influence.
10. 10. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale und Merkmal 3
    • - wobei ein Winkel (α) im Wesentlichen ein rechter Winkel ist.
    10th quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding features and characteristics 3
    • - where an angle ( α ) is essentially a right angle.
11. 11. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale und Merkmal 3
    • - wobei die horizontale Leitung (LH) und die vertikale Leitung (LV) einen Winkel von 45° gegenüber der Achse der des Quantenpunkts (NV), insbesondere des NV-Zentrums (NV), besitzen, um die Magnetfeldlinien der horizontalen Leitung und der vertikalen Leitung (LV) zu addieren.
    11. quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding features and characteristics 3
    • - where the horizontal line ( LH ) and the vertical line ( LV ) an angle of 45 ° to the axis of the quantum dot ( NV ), especially the NV center ( NV ), in order to avoid the magnetic field lines of the horizontal line and the vertical line ( LV ) to add.
12. 12. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale
    • - wobei der Quantenpunkttyp des Quantenbits dadurch gekennzeichnet ist, dass das Substrat (D) Diamant umfasst.
    12.quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics
    • - where the quantum dot type of the quantum bit is characterized in that the substrate ( D. ) Includes diamond.
13. 13. Quantenbit nach dem vorhergehenden Merkamal,
    • - Wobei die Oberflächennormale des Diamanten in eine der Richtungen (111) oder (100) oder (113) zeigt.
    13th quantum bit after the preceding trait,
    • - Whereby the surface normal of the diamond in one of the directions ( 111 ) or ( 100 ) or ( 113 ) shows.
14. 14. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale
    • - wobei der Quantenpunkttyp des Quantenbits dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Quantenpunkt (NV) ein paramagnetisches Zentrum ist.
    14.quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics
    • - where the quantum dot type of the quantum bit is characterized in that a quantum dot ( NV ) is a paramagnetic center.
15. 15. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale
    • - wobei der Quantenpunkttyp des Quantenbits dadurch gekennzeichnet ist, dass das Substrat (D) ein Diamant-Material umfasst und ein Quantenpunkt (NV) ein NV-Zentrum in dem Diamant-Material ist.
    15th quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics
    • - where the quantum dot type of the quantum bit is characterized in that the substrate ( D. ) comprises a diamond material and a quantum dot ( NV ) is an NV center in the diamond material.
16. 16. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale
    • - wobei der Quantenpunkttyp des Quantenbits dadurch gekennzeichnet ist, dass das Substrat (D) Diamant umfasst und ein Quantenpunkt (NV) ein SiV-Zentrum ist.
    16. quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics
    • - where the quantum dot type of the quantum bit is characterized in that the substrate ( D. ) Includes diamond and a quantum dot ( NV ) is a SiV center.
17. 17. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale
    • - wobei der Quantenpunkttyp des Quantenbits dadurch gekennzeichnet ist, dass das Substrat (D) Diamant umfasst und ein Quantenpunkt (NV) ein L2-Zentrum oder ST1-Zentrum ist.
    17. quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics
    • - where the quantum dot type of the quantum bit is characterized in that the substrate ( D. ) Includes diamond and a quantum dot ( NV ) an L2 center or ST1 Center is.
18. 18. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale
    • - wobei der Quantenpunkttyp des Quantenbits dadurch gekennzeichnet ist,
    • - dass das Substrat (D) Diamant umfasst und
    • - dass der Quantenpunkt (NV) eine Fehlstelle (Englisch Vacancy) umfasst.
    18th quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics
    • - the quantum dot type of the quantum bit being characterized by
    • - that the substrate ( D. ) Diamond includes and
    • - that the quantum dot ( NV ) includes a vacancy.
19. 19. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale
    • - wobei der Quantenpunkttyp des Quantenbits dadurch gekennzeichnet ist,
    • - dass das Substrat (D) Diamant umfasst und
    • - dass der Quantenpunkt (NV) ein Si-Atom oder ein Ge-Atom oder ein N-Atom oder ein P-Atom oder ein As-Atom oder ein Sb-Atom oder ein Bi-Atom oder ein Sn-Atom oder ein Mn-Atom oder ein F-Atom oder ein anderes Atom, das in Diamant ein Farbzentrun mit einem paramagnetischen Verhalten erzeugt, umfasst.
    19.quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics
    • - the quantum dot type of the quantum bit being characterized by
    • - that the substrate ( D. ) Diamond includes and
    • - that the quantum dot ( NV ) a Si atom or a Ge atom or an N atom or a P atom or an As atom or an Sb atom or a Bi atom or a Sn atom or an Mn atom or an F atom or another atom that produces a color center with paramagnetic behavior in diamond.
20. 20. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale
    • - wobei der Quantenpunkttyp des Quantenbits dadurch gekennzeichnet ist,
    • - dass das Substrat (D) Diamant umfasst und
    Dass ein Quantenpunkt (NV) ein NV-Zentrum mit einem ¹⁴N Isotop als Stickstoffatom ist.20th quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics
    • - the quantum dot type of the quantum bit being characterized by
    • - that the substrate ( D. ) Diamond includes and
    That a quantum dot ( NV ) is an NV center with a ¹⁴ N isotope as nitrogen atom.
21. 21. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale ohne Merkmal 20
    • - wobei der Quantenpunkttyp des Quantenbits dadurch gekennzeichnet ist,
    • - dass das Substrat (D) ein Diamant-Material umfasst und
    • - dass ein Quantenpunkt (NV) ein NV-Zentrum in dem Diamant-Material mit einem ¹⁵N Isotop als Stickstoffatom als Stickstoffatom ist.
    21.quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding features without feature 20th
    • - the quantum dot type of the quantum bit being characterized by
    • - that the substrate ( D. ) comprises a diamond material and
    • - that a quantum dot ( NV ) is an NV center in the diamond material with a ¹⁵ N isotope as nitrogen atom as nitrogen atom.
22. 22. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale
    • - wobei der Quantenpunkttyp des Quantenbits dadurch gekennzeichnet ist, dass das Substrat (D) ein Diamant-Material umfasst und
    • - wobei ein oder mehrere ¹³C-Isotope in der Nähe des Quantenpunkts (NV) angeordnet ist und
    • - wobei Nähe hier so zu verstehen ist, dass das Magnetfeld des Kernspins des einen oder der mehreren¹³C-Atome den Spin einer Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV) beeinflussen können und dass der Spin der Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV) den Kernspin eines oder mehrerer dieser ¹³C-Isotope beeinflussen kann.
    22. quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics
    • - where the quantum dot type of the quantum bit is characterized in that the substrate ( D. ) comprises a diamond material and
    • - where one or more ¹³ C isotopes near the quantum dot ( NV ) is arranged and
    • - where closeness is to be understood here as meaning that the magnetic field of the nuclear spin of the one or more ¹³ carbon atoms corresponds to the spin of an electron configuration of the quantum dot ( NV ) and that the spin of the electron configuration of the quantum dot ( NV ) can influence the nuclear spin of one or more of these ¹³ C isotopes.
23. 23. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale
    • - wobei der Quantenpunkttyp des Quantenbits dadurch gekennzeichnet ist, dass das Substrat (D) ein Diamant-Material umfasst und
    • - wobei ein oder mehrere Isotope mit einem Kernspin in der Nähe des Quantenpunkts (NV) angeordnet ist und
    • - wobei Nähe hier so zu verstehen ist, dass das Magnetfeld des Kernspins des einen oder der mehreren Isotope den Spin einer Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV) beeinflussen können und dass der Spin der Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV) den Kernspin eines oder mehrerer dieser Isotope beeinflussen kann.
    23. quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics
    • - where the quantum dot type of the quantum bit is characterized in that the substrate ( D. ) comprises a diamond material and
    • - where one or more isotopes with a nuclear spin near the quantum dot ( NV ) is arranged and
    • - where closeness is to be understood here as meaning that the magnetic field of the nuclear spin of the one or more isotopes corresponds to the spin of an electron configuration of the quantum dot ( NV ) and that the spin of the electron configuration of the quantum dot ( NV ) can influence the nuclear spin of one or more of these isotopes.
24. 24. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale
    • - wobei der Quantenpunkttyp des Quantenbits dadurch gekennzeichnet ist, dass das Substrat (D) ein Diamant-Material umfasst und
    • - wobei das Diamant-Material eine epitaktisch aufgewachsene isotopenreine Schicht aus ¹²C-lsotopen umfasst.
    24.quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics
    • - where the quantum dot type of the quantum bit is characterized in that the substrate ( D. ) comprises a diamond material and
    • - The diamond material comprising an epitaxially grown isotopically pure layer of ¹² C isotopes.
25. 25. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale
    • - wobei das Substrat (D) im Bereich des Quantenpunkts (NV) n-dotiert ist.
    25th quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics
    • - where the substrate ( D. ) in the area of the quantum dot ( NV ) is n-doped.
26. 26. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale
    • - wobei das Substrat (D) im Bereich des Quantenpunkts (NV) mit Schwefel dotiert ist.
    26. quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics
    • - where the substrate ( D. ) in the area of the quantum dot ( NV ) is doped with sulfur.
27. 27. Quantenbit nach einem oder mehreren der Merkmale 25 bis 26
    • - wobei der Quantenpunkt negativ geladen ist und insbesondere ein NV-Zentrum ist.
    27. Quantum bits according to one or more of the characteristics 25th to 26th
    • - the quantum dot being negatively charged and in particular being an NV center.
28. 28. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale
    • - wobei das Substrat (D) im Bereich des Quantenpunkts (NV) mit kernspinfreiem Schwefel dotiert ist.
    28. quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics
    • - where the substrate ( D. ) in the area of the quantum dot ( NV ) is doped with nuclear spin-free sulfur.
29. 29. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale
    • - wobei das Substrat (D) im Bereich des Quantenpunkts (NV) mit ³²S-lsotopen dotiert ist.
    29.quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics
    • - where the substrate ( D. ) in the area of the quantum dot ( NV ) is doped with ³² S isotopes.
30. 30. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale
    • - wobei das Substrat (D) im Bereich des Quantenpunkts (NV) mit kernspinfreien Isotopen dotiert ist.
    30.quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics
    • - where the substrate ( D. ) in the area of the quantum dot ( NV ) is doped with nuclear spin-free isotopes.
31. 31. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale
    • - wobei sich der Quantenpunkt (NV) in einem ersten Abstand (d1) längs der Lot-Linie (LOT) unter der Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) befindet und
    • - wobei der erste Abstand (d1) 2 nm bis 60 nm beträgt und/oder 5 nm bis 30 nm beträgt und/oder 10 nm bis 20 nm beträgt, wobei insbesondere ein erster Abstand (d1) von 5 nm bis 30 nm bevorzugt ist.
    31. quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics
    • - where the quantum dot ( NV ) at a first distance ( d1 ) along the plumb line ( LOT ) under the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) is located and
    • - where the first distance ( d1 ) Is 2 nm to 60 nm and / or is 5 nm to 30 nm and / or is 10 nm to 20 nm, in particular a first distance ( d1 ) from 5 nm to 30 nm is preferred.
32. 32. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale
    • - wobei die horizontale Leitung (LH, LH1) Teil einer Mikrostreifenleitung und/oder Teil einer Tri-Plate-Leitung ist und/oder
    • - wobei die vertikale Leitung (LV, LV1) Teil einer Mikrostreifenleitung und/oder Teil einer Tri-Plate-Leitung (SV1, LH, SV2) ist.
    32nd quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics
    • - where the horizontal line ( LH , LH1 ) Is part of a microstrip line and / or part of a tri-plate line and / or
    • - where the vertical line ( LV , LV1 ) Part of a microstrip line and / or part of a tri-plate line ( SV1 , LH , SV2 ) is.
33. 33. Quantenbit (QUB) nach Merkmal 32
    • - wobei die Mikrostreifenleitung eine erste vertikale Abschirmleitung (SV1) und die vertikale Leitung (LV) umfasst oder
    • - wobei die Mikrostreifenleitung eine erste horizontale Abschirmleitung (SH1) und die horizontale Leitung (LV) umfasst.
    33rd quantum bit ( QUB ) by feature 32
    • - wherein the microstrip line is a first vertical shield line ( SV1 ) and the vertical line ( LV ) includes or
    • - the microstrip line being a first horizontal shielding line ( SH1 ) and the horizontal pipe ( LV ) includes.
34. 34. Quantenbit (QUB) nach Merkmal 32
    • - wobei die Tri-Plate-Leitung eine erste vertikale Abschirmleitung (SV1) und eine zweite vertikale Abschirmleitung (SV2) und die vertikale Leitung (LV), die zumindest teilweise zwischen der ersten vertikalen Abschirmleitung (SV1) und der zweiten vertikalen Abschirmleitung (SV2) verläuft, umfasst oder
    • - wobei die Tri-Plate-Leitung eine erste horizontale Abschirmleitung (SH1) und eine zweite horizontale Abschirmleitung (SH2) und die horizontale Leitung (LV), die zumindest teilweise zwischen der ersten horizontalen Abschirmleitung (SH1) und der zweiten horizontalen Abschirmleitung (SH2) verläuft, umfasst.
    34th quantum bit ( QUB ) by feature 32
    • - where the tri-plate line has a first vertical shielding line ( SV1 ) and a second vertical shielding line ( SV2 ) and the vertical line ( LV ), which are at least partially between the first vertical shielding line ( SV1 ) and the second vertical shielding cable ( SV2 ) runs, includes or
    • - where the tri-plate line is a first horizontal shielding line ( SH1 ) and a second horizontal shielding line ( SH2 ) and the horizontal pipe ( LV ), which are at least partially between the first horizontal shielding line ( SH1 ) and the second horizontal shielding cable ( SH2 ) runs, includes.
35. 35. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale 32 und 34
    • - wobei die Summe der Ströme (ISV1, IV, ISV2) durch die Tri-Plate-Leitung (SV1, LV, SV2) null ist.
    35th quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics 32 and 34
    • - where the sum of the currents ( ISV1 , IV , ISV2 ) through the tri-plate line ( SV1 , LV , SV2 ) is zero.
36. 36. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale 32 und 34
    • - wobei ein erstes weiteres vertikales Lot längs einer ersten weiteren vertikalen Lot-Linie (VLOT1) parallel zur ersten Lot-Linie (LOT) vom Ort eines ersten virtuellen vertikalen Quantenpunkts (VVNV1) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden kann und
    • - wobei der erste virtuelle vertikale Quantenpunkt (VVNV1) sich in dem ersten Abstand (d1) von der Oberfläche (OF) befindet und
    • - wobei die erste weitere vertikale Lot-Linie (VLOT1) die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem ersten weiteren vertikalen Lotpunkt (VLOTP1) durchstößt und
    • - wobei sich die horizontale Leitung (LH) und die erste vertikale Abschirmleitung (SV1) auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) befinden und
    • - wobei sich die horizontale Leitung (LH) und die erste vertikale Abschirmleitung (SV1) in der Nähe des ersten vertikalen Lot-Punktes (VLOTP1) oder am ersten vertikalen Lot-Punkt (VLOTP1) in dem von null verschiedenen Kreuzungswinkel (α) kreuzen und
    • - wobei ein zweites weiteres vertikales Lot längs einer zweiten weiteren vertikalen Lot-Linie (VLOT2) parallel zur ersten Lot-Linie (LOT) vom Ort eines zweiten virtuellen vertikalen Quantenpunkts (VVNV2) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden kann und
    • - wobei der zweite virtuelle vertikale Quantenpunkt (VVNV2) sich in dem ersten Abstand (d1) von der Oberfläche (OF) befindet und
    • - wobei die zweite weitere vertikale Lot-Linie (VLOT2) die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem zweiten weiteren vertikalen Lotpunkt (VLOTP2) durchstößt und
    • - wobei sich die horizontale Leitung (LH) und die zweite vertikale Abschirmleitung (SV2) auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) befinden und
    • - wobei sich die horizontale Leitung (LH) und die zweite vertikale Abschirmleitung (SV2) in der Nähe des zweiten vertikalen Lot-Punktes (VLOTP2) oder am zweiten vertikalen Lot-Punkt (VLOTP2) in dem von null verschiedenen Kreuzungswinkel (α) kreuzen und
    • - wobei die Einzelströme (ISV1, IV, ISV2) durch die einzelnen Leitungen (SV1, LV, SV2) der Tri-Plate-Leitung so gewählt sind,
      • - dass der Betrag des ersten virtuellen vertikalen magnetischen Flussdichtevektors (B_VVNV1 ) am Ort des ersten virtuellen vertikalen Quantenpunkts (VVNV1) nahezu Null ist und
      • - dass der Betrag des zweiten virtuellen vertikalen magnetischen Flussdichtevektors (B_VVNV2 ) am Ort des zweiten virtuellen vertikalen Quantenpunkts (VVNV2) nahezu Null ist und
      • - dass der Betrag des magnetischen Flussdichtevektors (B_NV ) am Ort des Quantenpunkts (NV) von Null verschieden ist.
    36th quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics 32 and 34
    • - with a first further vertical perpendicular along a first further vertical perpendicular line ( VLOT1 ) parallel to the first plumb line ( LOT ) from the location of a first virtual vertical quantum dot ( VVNV1 ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) can be felled and
    • - where the first virtual vertical quantum dot ( VVNV1 ) at the first distance ( d1 ) from the surface ( OF ) is located and
    • - where the first further vertical plumb line ( VLOT1 ) the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a first further vertical plumb point ( VLOTP1 ) pierces and
    • - where the horizontal line ( LH ) and the first vertical shielding line ( SV1 ) on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) and
    • - where the horizontal line ( LH ) and the first vertical shielding line ( SV1 ) near the first vertical plumb point ( VLOTP1 ) or at the first vertical plumb point ( VLOTP1 ) at the non-zero crossing angle ( α ) cross and
    • - with a second further vertical plumb line along a second further vertical plumb line ( VLOT2 ) parallel to the first plumb line ( LOT ) from the location of a second virtual vertical quantum dot ( VVNV2 ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) can be felled and
    • - where the second virtual vertical quantum dot ( VVNV2 ) at the first distance ( d1 ) from the surface ( OF ) is located and
    • - where the second further vertical plumb line ( VLOT2 ) the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a second further vertical plumb point ( VLOTP2 ) pierces and
    • - where the horizontal line ( LH ) and the second vertical shielding line ( SV2 ) on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) and
    • - where the horizontal line ( LH ) and the second vertical shielding line ( SV2 ) near the second vertical plumb point ( VLOTP2 ) or at the second vertical plumb point ( VLOTP2 ) at the non-zero crossing angle ( α ) cross and
    • - where the individual streams ( ISV1 , IV , ISV2 ) through the individual lines ( SV1 , LV , SV2 ) of the tri-plate line are selected so that
      • - that the magnitude of the first virtual vertical magnetic flux density vector ( B _VVNV1 ) at the location of the first virtual vertical quantum dot ( VVNV1 ) is almost zero and
      • - that the magnitude of the second virtual vertical magnetic flux density vector ( B _VVNV2 ) at the location of the second virtual vertical quantum dot ( VVNV2 ) is almost zero and
      • - that the magnitude of the magnetic flux density vector ( B _NV ) at the location of the quantum dot ( NV ) is different from zero.
37. 37. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale 32 bis 36
    • - wobei ein erstes weiteres horizontales Lot längs einer ersten weiteren horizontalen Lot-Linie (HLOT1) parallel zur ersten Lot-Linie (LOT) vom Ort eines ersten virtuellen horizontalen Quantenpunkts (VHNV1) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden kann und
    • - wobei der erste virtuelle horizontale Quantenpunkt (VHNV1) sich in dem ersten Abstand (d1) von der Oberfläche (OF) befindet und
    • - wobei die erste weitere horizontale Lot-Linie (VLOT1) die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem ersten weiteren horizontalen Lotpunkt (HLOTP1) durchstößt und
    • - wobei sich die vertikale Leitung (LV) und die erste horizontale Abschirmleitung (SH1) auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) befinden und
    • - wobei sich die vertikale Leitung (LV) und die erste horizontale Abschirmleitung (SH1) in der Nähe des ersten horizontalen Lot-Punktes (HLOTP1) oder am ersten horizontalen Lot-Punkt (HLOTP1) in dem von null verschiedenen Kreuzungswinkel (α) kreuzen und
    • - wobei ein zweites weiteres horizontales Lot längs einer zweiten weiteren horizontalen Lot-Linie (HLOT2) parallel zur ersten Lot-Linie (LOT) vom Ort eines zweiten virtuellen horizontalen Quantenpunkts (VHNV2) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden kann und
    • - wobei der zweite virtuelle horizontale Quantenpunkt (VHNV2) sich in dem ersten Abstand (d1) von der Oberfläche (OF) befindet und
    • - wobei die zweite weitere horizontale Lot-Linie (HLOT2) die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem zweiten weiteren horizontalen Lotpunkt (HLOTP2) durchstößt und
    • - wobei sich die vertikale Leitung (LV) und die zweite horizontale Abschirmleitung (SH2) auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) befinden und
    • - wobei sich die vertikale Leitung (LV) und die zweite horizontale Abschirmleitung (SH2) in der Nähe des zweiten horizontalen Lot-Punktes (HLOTP2) oder am zweiten horizontalen Lot-Punkt (HLOTP2) in dem von null verschiedenen Kreuzungswinkel (α) kreuzen und
    • - wobei die Einzelströme (ISH1, IH, ISH2) durch die einzelnen Leitungen (SH1, LH, SH2) der Triplate-Leitung so gewählt sind,
      • - dass der Betrag des ersten virtuellen horizontalen magnetischen Flussdichtevektors (B_VHNV1 ) am Ort des ersten virtuellen horizontalen Quantenpunkts (VHNV1) nahezu Null ist und
      • - dass der Betrag des zweiten virtuellen horizontalen magnetischen Flussdichtevektors (B_VHNV2 ) am Ort des zweiten virtuellen horizontalen Quantenpunkts (VHNV2) nahezu Null ist und
      • - dass der Betrag des magnetischen Flussdichtevektors (B_NV ) am Ort des Quantenpunkts (NV) von Null verschieden ist.
    37th quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics 32 to 36
    • - with a first further horizontal perpendicular along a first further horizontal perpendicular line ( HLOT1 ) parallel to the first plumb line ( LOT ) from the location of a first virtual horizontal Quantum dot ( VHNV1 ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) can be felled and
    • - where the first virtual horizontal quantum dot ( VHNV1 ) at the first distance ( d1 ) from the surface ( OF ) is located and
    • - where the first further horizontal plumb line ( VLOT1 ) the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a first further horizontal plumb point ( HLOTP1 ) pierces and
    • - where the vertical line ( LV ) and the first horizontal shielding line ( SH1 ) on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) and
    • - where the vertical line ( LV ) and the first horizontal shielding line ( SH1 ) near the first horizontal plumb point ( HLOTP1 ) or at the first horizontal plumb point ( HLOTP1 ) at the non-zero crossing angle ( α ) cross and
    • - with a second additional horizontal perpendicular along a second additional horizontal perpendicular line ( HLOT2 ) parallel to the first plumb line ( LOT ) from the location of a second virtual horizontal quantum dot ( VHNV2 ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) can be felled and
    • - where the second virtual horizontal quantum dot ( VHNV2 ) at the first distance ( d1 ) from the surface ( OF ) is located and
    • - where the second further horizontal plumb line ( HLOT2 ) the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a second further horizontal plumb point ( HLOTP2 ) pierces and
    • - where the vertical line ( LV ) and the second horizontal shielding line ( SH2 ) on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) and
    • - where the vertical line ( LV ) and the second horizontal shielding line ( SH2 ) near the second horizontal plumb point ( HLOTP2 ) or at the second horizontal plumb point ( HLOTP2 ) at the non-zero crossing angle ( α ) cross and
    • - where the individual streams ( ISH1 , IH , ISH2 ) through the individual lines ( SH1 , LH , SH2 ) of the triplate line are selected so that
      • - that the magnitude of the first virtual horizontal magnetic flux density vector ( B _VHNV1 ) at the location of the first virtual horizontal quantum dot ( VHNV1 ) is almost zero and
      • - that the magnitude of the second virtual horizontal magnetic flux density vector ( B _VHNV2 ) at the location of the second virtual horizontal quantum dot ( VHNV2 ) is almost zero and
      • - that the magnitude of the magnetic flux density vector ( B _NV ) at the location of the quantum dot ( NV ) is different from zero.
38. 38. Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale 32 bis 36
    • - wobei im Bereich oder in der Nähe des Lotpunkts (LOTP) das Substrat (D) mittels zumindest eines ersten horizontalen ohmschen Kontakts (KH11) mit der ersten horizontalen Abschirmleitung (SH1) verbunden ist und /oder
    • - wobei im Bereich oder in der Nähe des Lotpunkts (LOTP) das Substrat (D) mittels zumindest eines zweiten horizontalen ohmschen Kontakts (KH12) mit der zweiten horizontalen Abschirmleitung (SH2) verbunden ist und /oder
    • - wobei im Bereich oder in der Nähe des Lotpunkts (LOTP) das Substrat (D) mittels zumindest eines ersten vertikalen ohmschen Kontakts (KV11) mit der ersten vertikalen Abschirmleitung (SV1) verbunden ist und /oder
    • - wobei im Bereich oder in der Nähe des Lotpunkts (LOTP) das Substrat (D) mittels zumindest eines zweiten vertikalen ohmschen Kontakts (KV12) mit der zweiten vertikalen Abschirmleitung (SV2) verbunden ist und/oder
    • - wobei im Bereich oder in der Nähe des Lotpunkts (LOTP) das Substrat (D) mittels zumindest eines zweiten vertikalen ohmschen Kontakts (KV12) mit einer Absaugleitung verbunden ist.
    38th quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics 32 to 36
    • - where in the area or near the plumb point ( LOTP ) the substrate ( D. ) by means of at least one first horizontal ohmic contact ( KH11 ) with the first horizontal shielding cable ( SH1 ) is connected and / or
    • - where in the area or near the plumb point ( LOTP ) the substrate ( D. ) by means of at least one second horizontal ohmic contact ( KH12 ) with the second horizontal shielding cable ( SH2 ) is connected and / or
    • - where in the area or near the plumb point ( LOTP ) the substrate ( D. ) by means of at least one first vertical ohmic contact ( KV11 ) with the first vertical shielding cable ( SV1 ) is connected and / or
    • - where in the area or near the plumb point ( LOTP ) the substrate ( D. ) by means of at least one second vertical ohmic contact ( KV12 ) with the second vertical shielding cable ( SV2 ) is connected and / or
    • - where in the area or near the plumb point ( LOTP ) the substrate ( D. ) by means of at least one second vertical ohmic contact ( KV12 ) is connected to a suction line.
39. 39. Quantenbit (QUB) nach dem vorhergehenden Merkmal
    • - wobei ein ohmscher Kontakt (KV11, KV12, KH11, KH12) Titan umfasst.
    39th quantum bit ( QUB ) according to the previous feature
    • - where an ohmic contact ( KV11 , KV12 , KH11 , KH12 ) Includes titanium.

KERN(SPIN)QUANTENBIT (CQUB) 40-78CORE (SPIN) QUANTUM BIT ( CQUB ) 40-78

• 40. Kernquantenbit (CQUB)
  • - umfassend eine Vorrichtung zur Ansteuerung eines Kernquantenpunkts (Cl)
  • - mit einem Substrat (D) und
  • - ggf. mit einer epitaktischen Schicht (DEPI) und
  • - mit einem Kernquantenpunkt (Cl) und
  • - mit einer Vorrichtung, die zur Erzeugung eines elektromagnetischen zirkular polarisierten Wellenfeldes (B_RW ) am Ort des Kernquantenpunkts (CI) geeignet ist,
  • - wobei die epitaktische Schicht (DEPI), sofern vorhanden, auf dem Substrat (D) aufgebracht ist und
  • - wobei das Substrat (D) und/oder die ggf. vorhandene epitaktische Schicht (DEPI) eine Oberfläche (OF) aufweist und
  • - wobei der Kernquantenpunkt (Cl) ein magnetisches Moment, insbesondere einen Kernspin, aufweist und
  • - wobei die Vorrichtung, die zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes (B_RW ) geeignet ist, sich auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) befinden.
  40th nuclear quantum bit ( CQUB )
  • - Comprising a device for controlling a nuclear quantum dot (Cl)
  • - with a substrate ( D. ) and
  • - possibly with an epitaxial layer ( DEPI ) and
  • - with a nuclear quantum dot (Cl) and
  • - with a device that is used to generate an electromagnetic circularly polarized wave field ( B _RW ) at the location of the nuclear quantum dot ( CI ) suitable is,
  • - where the epitaxial layer ( DEPI ), if present, on the substrate ( D. ) is applied and
  • - where the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) a surface ( OF ) and
  • - The nuclear quantum dot (Cl) having a magnetic moment, in particular a nuclear spin, and
  • - The device used to generate an electromagnetic wave field ( B _RW ) is suitable to stand on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) are located.
• 41. Kernquantenbit (CQUB) nach Merkmal 40
  • - wobei die Vorrichtung, die zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes (B_RW ) geeignet ist, zur Erzeugung eines elektromagnetischen zirkular polarisierten Wellenfeldes (B_RW ) geeignet ist
  41 nuclear quantum bit ( CQUB ) by feature 40
  • - The device used to generate an electromagnetic wave field ( B _RW ) is suitable for generating an electromagnetic circularly polarized wave field ( B _RW ) suitable is
• 42. Kernquantenbit (CQUB) nach Merkmal 40 und 41
  • - wobei ein Lot längs einer Lot-Linie (LOT) vom Ort des Kernquantenpunkts (Cl) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden kann und
  • - wobei die Lot-Linie (LOT) die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem Lotpunkt (LOTP) durchstößt und
  • - wobei die Vorrichtung, die zur Erzeugung eines, insbesondere zirkular polarisierten, elektromagnetischen Wellenfeldes, insbesondere eines Radiowellenfeldes (B_RW ), sich in der Nähe des Lot-Punktes (LOTP) oder am Lot-Punkt (LOTP) befindet.
  42nd nuclear quantum bit ( CQUB ) by feature 40 and 41
  • - where a perpendicular along a perpendicular line ( LOT ) from the location of the nuclear quantum dot (Cl) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) can be felled and
  • - where the plumb line ( LOT ) the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a plumb point ( LOTP ) pierces and
  • - wherein the device which is used to generate an, in particular circularly polarized, electromagnetic wave field, in particular a radio wave field ( B _RW ), be close to the plumb point ( LOTP ) or at the plumb point ( LOTP ) is located.
• 43. Kernquantenbit (CQUB), insbesondere nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 42,
  • - mit einer horizontalen Leitung (LH) und
  • - mit einer vertikalen Leitung (LV),
  • - wobei sich die horizontale Leitung (LH) und die vertikale Leitung (LV) auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) befinden.
  43. nuclear quantum bit ( CQUB ), in particular according to one or more of the preceding features 40 to 42 ,
  • - with a horizontal pipe ( LH ) and
  • - with a vertical pipe ( LV ),
  • - where the horizontal line ( LH ) and the vertical line ( LV ) on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) are located.
• 44. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 43
  • - wobei die horizontale Leitung (LH) und die vertikale Leitung (LV) die Vorrichtung, die zur Erzeugung eines, insbesondere zirkular polarisierten, elektromagnetischen Wellenfeldes, insbesondere eines Radiowellenfeldes (B_RW), am Ort des Kernquantenpunkts (CI) geeignet ist, bilden.
  44th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 43
  • - where the horizontal line ( LH ) and the vertical line ( LV ) the device that is used to generate an, in particular circularly polarized, electromagnetic wave field, in particular a radio wave field (B _RW ), at the location of the nuclear quantum dot ( CI ) is suitable to form.
• 45. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 44 und dem vorausgehenden Merkmal 43
  • - wobei ein Lot längs einer Lot-Linie (LOT) vom Ort des Kernquantenpunkts (Cl) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden kann und
  • - wobei die Lot-Linie (LOT) die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem Lotpunkt (LOTP) durchstößt und
  • - wobei sich die horizontale Leitung (LH) und die vertikale Leitung (LV) in der Nähe des Lot-Punktes (LOTP) oder am Lot-Punkt (LOTP) in einem von null verschiedenen Kreuzungswinkel (α) kreuzen.
  45th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 44 and the preceding feature 43
  • - where a perpendicular along a perpendicular line ( LOT ) from the location of the nuclear quantum dot (Cl) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) can be felled and
  • - where the plumb line ( LOT ) the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a plumb point ( LOTP ) pierces and
  • - where the horizontal line ( LH ) and the vertical line ( LV ) near the plumb point ( LOTP ) or at the plumb point ( LOTP ) at a non-zero crossing angle ( α ) cross.
• 46. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 45 und Merkmal 43
  • - wobei die horizontale Leitung (LH) von der vertikalen Leitung (LV) elektrisch isoliert ist.
  46th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 45 and feature 43
  • - where the horizontal line ( LH ) from the vertical pipe ( LV ) is electrically isolated.
• 47. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 46 und dem vorausgehenden Merkmal 43
  • - wobei die horizontale Leitung (LH) von der vertikalen Leitung (LV) mittels einer elektrischen Isolation (IS) elektrisch isoliert ist.
  47th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 46 and the preceding feature 43
  • - where the horizontal line ( LH ) from the vertical pipe ( LV ) by means of electrical insulation ( IS ) is electrically isolated.
• 48. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 47 und dem vorausgehenden Merkmal 43
  • - wobei die horizontale Leitung (LH) und/oder die vertikale Leitung (LV) für grünes Licht transparent ist und
  • - wobei insbesondere die horizontale Leitung (LH) und/oder die vertikale Leitung (LV) aus einem elektrisch leitenden und optisch für grünes Licht transparenten Material, insbesondere aus Indium-Zinn-Oxid (gebräuchliche Abkürzung ITO) gefertigt ist.
  48th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 47 and the preceding feature 43
  • - where the horizontal line ( LH ) and / or the vertical line ( LV ) is transparent to green light and
  • - whereby in particular the horizontal line ( LH ) and / or the vertical line ( LV ) made of an electrically conductive material that is optically transparent to green light, in particular made of indium tin oxide (common abbreviation ITO ) is manufactured.
• 49. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 48 und Merkmal 45
  • - wobei ein Winkel (α) im Wesentlichen ein rechter Winkel ist.
  49th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 48 and feature 45
  • - where an angle ( α ) is essentially a right angle.
• 50. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 49
  • - wobei das Substrat (D) ein paramagnetisches Zentrum umfasst.
  50th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 49
  • - where the substrate ( D. ) includes a paramagnetic center.
• 51. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 50
  • - wobei das Substrat (D) einen Quantenpunkt (NV) umfasst.
  51st nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 50
  • - where the substrate ( D. ) a quantum dot ( NV ) includes.
• 52. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 51
  • - wobei das Substrat (D) Diamant umfasst.
  52nd nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 51
  • - where the substrate ( D. ) Includes diamond.
• 53. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 51 bis 52
  • - wobei das Substrat (D) Diamant mit einem NV-Zentrum als Quantenpunkt (NV) umfasst.
  53 nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 51 to 52
  • - where the substrate ( D. ) Diamond with a NV center as a quantum dot ( NV ) includes.
• 54. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 53
  • - wobei das Substrat (D) Diamant und einen Quantenpunkt (NV) umfasst und
  • - wobei ein Quantenpunkt (NV) ein SiV-Zentrum ist.
  54th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 53
  • - where the substrate ( D. ) Diamond and a quantum dot ( NV ) includes and
  • - where a quantum dot ( NV ) is a SiV center.
• 55. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 54
  • - wobei das Substrat (D) Diamant und einen Quantenpunkt (NV) umfasst und
  • - wobei der Quantenpunkt (NV) eine Fehlstelle (Englisch Vacancy) umfasst.
  55th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 54
  • - where the substrate ( D. ) Diamond and a quantum dot ( NV ) includes and
  • - where the quantum dot ( NV ) includes a vacancy.
• 56. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 55
  • - wobei das Substrat (D) Diamant und einen Quantenpunkt (NV) umfasst und
  • - wobei der Quantenpunkt (NV) ein Si-Atom oder ein Ge-Atom oder ein N-Atom oder ein P-Atom oder ein As-Atom oder ein Sb-Atom oder ein Bi-Atom oder ein Sn-Atom oder ein Mn-Atom oder eine F-Atom oder ein anderes Atom, das in Diamant ein Farbzentrun mit einem paramagnetischen Verhalten erzeugt, umfasst.
  56th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 55
  • - where the substrate ( D. ) Diamond and a quantum dot ( NV ) includes and
  • - where the quantum dot ( NV ) a Si atom or a Ge atom or an N atom or a P atom or an As atom or an Sb atom or a Bi atom or a Sn atom or an Mn atom or an F atom or another atom that produces a color center with paramagnetic behavior in diamond.
• 57. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 56
  • - wobei das Substrat (D) Diamant umfasst und ein Kernquantenpunkt (Cl) der Atomkern eines ¹³C-Isotops oder eines ¹⁴N-lsotops oder eines ¹⁵N-lsotops oder eines anderen Atoms, dessen Atomkern ein magnetisches Moment aufweist, ist.
  57th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 56
  • - where the substrate ( D. ) Comprises diamond and a nuclear quantum dot (Cl) is the atomic nucleus of a ¹³ C isotope or a ¹⁴ N isotope or a ¹⁵ N isotope or another atom whose atomic nucleus has a magnetic moment.
• 58. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 57
  • - wobei das Substrat (D) Diamant umfasst und ein Kernquantenpunkt (Cl) der Atomkern eines ¹⁴N Isotops oder eines ¹⁵N Isotops des Sickstoffatoms eines NV-Zentrums ist.
  58th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 57
  • - where the substrate ( D. ) Comprises diamond and a nuclear quantum dot (Cl) is the atomic nucleus of a ¹⁴ N isotope or a ¹⁵ N isotope of the nitrogen atom of an NV center.
• 59. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 58
  • - wobei das Substrat (D) Diamant umfasst
  • - wobei der Kernquantenpunkt (Cl) der Atomkern eines ¹³C-Isotops ist und
  • - wobei ein NV-Zentrum oder ein ST1-Zentrum oder ein L2-Zentrum oder ein anderes paramagnetisches Zentrum in der Nähe des ¹³C-Isotops angeordnet ist,
  • - wobei Nähe hier so zu verstehen ist, dass das Magnetfeld des Kernspins des ¹³C-Atoms den Spin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrum bzw. des ST1-Zentrums bzw. des L2-Zentrums bzw. des anderen paramagnetischen Zentrums beeinflussen kann und dass der Spin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrum bzw. des ST1-Zentrums bzw. des L2-Zentrums bzw. des anderen paramagnetischen Zentrums den Kernspin des ¹³C-Isotops beeinflussen kann.
  59th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 58
  • - where the substrate ( D. ) Includes diamond
  • - Where the nuclear quantum dot (Cl) is the atomic nucleus of a ¹³ C isotope and
  • - being an NV center or a ST1 Center or an L2 center or another paramagnetic center is located near the ¹³ C isotope,
  • - where closeness is to be understood here as meaning that the magnetic field of the nuclear spin of the ¹³ C atom has the spin of the electron configuration of the NV center or the ST1 Center or the L2 center or the other paramagnetic center and that the spin of the electron configuration of the NV center or the ST1 Center or the L2 center or the other paramagnetic center can influence the nuclear spin of the ¹³ C isotope.
• 60. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 59
  • - wobei das Substrat (D) Diamant umfasst
  • - wobei der Kernquantenpunkt (Cl) ein Isotop mit einem Kernspin ist und
  • - wobei ein NV-Zentrum oder ein ST1-Zentrum oder ein L2-Zentrum oder ein anderes paramagnetisches Zentrum in der Nähe des Isotops mit idem Kernspin angeordnet ist,
  • - wobei Nähe hier so zu verstehen ist, dass das Magnetfeld des Kernspins des Isotops den Spin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums beeinflussen kann und dass der Spin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrum bzw. des ST1-Zentrums bzw. des L2-Zentrums bzw. des anderen paramagnetischen Zentrums den Kernspin des Isotops beeinflussen kann.
  60th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 59
  • - where the substrate ( D. ) Includes diamond
  • - Where the nuclear quantum dot (Cl) is an isotope with a nuclear spin and
  • - being an NV center or a ST1 -Center or an L2-center or another paramagnetic center is located near the isotope with idem nuclear spin,
  • - where proximity is to be understood here as meaning that the magnetic field of the nuclear spin of the isotope can influence the spin of the electron configuration of the NV center and that the spin of the electron configuration of the NV center or the ST1 Center or the L2 center or the other paramagnetic center can influence the nuclear spin of the isotope.
• 61. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 60
  • - wobei das Substrat (D) Diamant umfasst
  • - wobei der Kernquantenpunkt (Cl) ein Isotop mit einem Kernspin ist und
  • - wobei mindestens ein weiterer Kernquantenpunkt (CI') ein Isotop mit einem Kernspin ist und
  • - wobei ein NV-Zentrum oder ein ST1-Zentrum oder ein L2-Zentrum oder ein anderes paramagnetisches Zentrum in der Nähe des Kernquantenpunkts (Cl) angeordnet ist,
  • - wobei das NV-Zentrum oder das ST1-Zentrum oder das L2-Zentrum oder das anderes paramagnetisches Zentrum in der Nähe des mindestens einen, weiteren Kernquantenpunkts (CI') angeordnet ist,
  • - wobei Nähe hier so zu verstehen ist,
    • - dass das Magnetfeld des Kernquantenpunkts (Cl) den Spin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrums bzw. des ST1-Zentrums bzw. des L2-Zentrums bzw. des anderen paramagnetischen Zentrums beeinflussen kann und
    • - dass das Magnetfeld des mindestens einen, weiteren Kernquantenpunkts (CI') den Spin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrum bzw. des ST1-Zentrums bzw. des L2-Zentrums bzw. des anderen paramagnetischen Zentrums beeinflussen kann und
    • - dass der Spin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrum bzw. des ST1-Zentrums bzw. des L2-Zentrums bzw. des anderen paramagnetischen Zentrums den Kernspin des Kernquantenpunkts (CI) beeinflussen kann und
    • - dass der Spin der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrum bzw. des ST1-Zentrums bzw. des L2-Zentrums bzw. des anderen paramagnetischen Zentrums den Kernspin des mindestens einen, weiteren Kernquantenpunkts (Cl') beeinflussen kann.
  61 nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 60
  • - where the substrate ( D. ) Includes diamond
  • - Where the nuclear quantum dot (Cl) is an isotope with a nuclear spin and
  • - where at least one further nuclear quantum dot ( CI ' ) is an isotope with a nuclear spin and
  • - being an NV center or a ST1 Center or an L2 center or another paramagnetic center is located near the nuclear quantum dot (Cl),
  • - where the NV center or the ST1 Center or the L2 center or the other paramagnetic center in the vicinity of the at least one further nuclear quantum point ( CI ' ) is arranged,
  • - where closeness is to be understood here as
    • - That the magnetic field of the nuclear quantum dot (Cl) has the spin of the electron configuration of the NV center or the ST1 Center or the L2 center or the other paramagnetic center can influence and
    • - that the magnetic field of the at least one further nuclear quantum dot ( CI ' ) the spin of the electron configuration of the NV center or of the ST1 Center or the L2 center or the other paramagnetic center can influence and
    • - That the spin of the electron configuration of the NV center or of the ST1 Center or the L2 center or the other paramagnetic center is the nuclear spin of the nuclear quantum dot ( CI ) can influence and
    • - That the spin of the electron configuration of the NV center or of the ST1 Center or the L2 center or the other paramagnetic center can influence the nuclear spin of the at least one, further nuclear quantum dot (Cl ').
• 62. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 59 bis 61
  • - wobei die Kopplungsstärke zwischen einem Kernquantenbit (Cl, Cl') und der Elektronenkonfiguration des NV-Zentrum bzw. des ST1-Zentrums bzw. des L2-Zentrums bzw. des anderen paramagnetischen Zentrums in einem Bereich von 1 kHz bis 200 GHz und/oder 10 kHz bis 20 GHz und/oder 100 kHz bis 2 GHz und/oder 0,2 MHz bis 1 GHz und/oder 0,5 MHz bis 100 MHz und/oder 1 MHz bis 50 MHz, insbesondere bevorzugt 10 MHz.
  62nd nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 59 to 61
  • - The coupling strength between a nuclear quantum bit (Cl, Cl ') and the electron configuration of the NV center or the ST1 Center or the L2 center or the other paramagnetic center in a range from 1 kHz to 200 GHz and / or 10 kHz to 20 GHz and / or 100 kHz to 2 GHz and / or 0.2 MHz to 1 GHz and / or 0.5 MHz to 100 MHz and / or 1 MHz to 50 MHz, particularly preferably 10 MHz.
• 63. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 62
  • - wobei ein paramagnetisches Zentrum mit einem Ladungsträger oder einer Ladungsträgerkonfiguration in der Nähe des Kernquantenpunkts (Cl) angeordnet ist und
  • - wobei der Ladungsträger oder die Ladungsträgerkonfiguration einen Ladungsträger-Spin-Zustand aufweist und
  • - wobei der Kernquantenpunkt (Cl) einen Kern-Spin-Zustand aufweist und
  • - wobei Nähe hier so zu verstehen ist,
    • - dass der Kernspinzustand den Ladungsträger-Spin-Zustand beeinflussen kann und/oder
    • - dass der Ladungsträger-Spin-Zustand den Kernspinzustand beeinflussen kann.
  63rd nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 62
  • - wherein a paramagnetic center with a charge carrier or a charge carrier configuration is arranged in the vicinity of the nuclear quantum dot (Cl) and
  • - wherein the charge carrier or the charge carrier configuration has a charge carrier spin state and
  • - The nuclear quantum dot (Cl) having a nuclear spin state and
  • - where closeness is to be understood here as
    • - That the nuclear spin state can influence the charge carrier spin state and / or
    • - That the charge carrier spin state can influence the nuclear spin state.
• 64. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 63
  • - wobei das Substrat (D) Diamant umfasst und
  • - wobei der Diamant eine epitaktisch aufgewachsene isotopenreine Schicht aus ¹²C-lsotopen aufweist.
  64th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 63
  • - where the substrate ( D. ) Diamond includes and
  • - The diamond having an epitaxially grown isotopically pure layer of ¹² C isotopes.
• 65. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 64
  • - wobei das Substrat (D) im Bereich des Kernquantenpunkts (CI) n-dotiert ist.
  65th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 64
  • - where the substrate ( D. ) in the region of the nuclear quantum dot ( CI ) is n-doped.
• 66. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 65
  • - wobei das Substrat (D) Diamant ist und
  • - wobei das Substrat (D) im Bereich des Kernquantenpunkts (CI) mit Schwefel dotiert ist.
  66th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 65
  • - where the substrate ( D. ) Diamond is and
  • - where the substrate ( D. ) in the region of the nuclear quantum dot ( CI ) is doped with sulfur.
• 67. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der Merkmale 40 bis 66
  • - wobei das Substrat (D) im Bereich des Kernquantenpunkts (CI) mit kernspinfreiem Schwefel dotiert ist.
  67th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the characteristics 40 to 66
  • - where the substrate ( D. ) in the region of the nuclear quantum dot ( CI ) is doped with nuclear spin-free sulfur.
• 68. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmalen 40 bis 67
  • - wobei das Substrat (D) im Bereich des Kernquantenpunkts (CI) mit ³²S-lsotopen dotiert ist.
  68th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 67
  • - where the substrate ( D. ) in the region of the nuclear quantum dot ( CI ) is doped with ³² S isotopes.
• 69. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale 40 bis 66 bis 68
  • - wobei das Substrat (D) im Bereich des Kernquantenpunkts (CI) mit kernspinfreien Isotopen dotiert ist.
  69th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 66 to 68
  • - where the substrate ( D. ) in the region of the nuclear quantum dot ( CI ) is doped with nuclear spin-free isotopes.
• 70. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 69
  • - wobei sich der Kernquantenpunkt (Cl) in einem ersten Kernabstand (d1') längs der Lot-Linie (LOT) unter der Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) befindet und
  • - wobei der erste Kernabstand (d1') 2 nm bis 60 nm beträgt und/oder 5 nm bis 30 nm beträgt und/oder 10 nm bis 20 nm beträgt, wobei insbesondere ein erster Kernabstand (d1') von 5 nm bis 30 nm bevorzugt ist.
  70th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 69
  • - where the nuclear quantum dot (Cl) is at a first nuclear distance ( d1 ' ) along the plumb line ( LOT ) under the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) is located and
  • - where the first core distance ( d1 ' ) Is 2 nm to 60 nm and / or is 5 nm to 30 nm and / or is 10 nm to 20 nm, in particular a first core spacing ( d1 ' ) from 5 nm to 30 nm is preferred.
• 71. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 70
  • - wobei die horizontale Leitung (LH, LH1) Teil einer Mikrostreifenleitung und/oder Teil einer Tri-Plate-Leitung ist und/oder
  • - wobei die vertikale Leitung (LV, LV1) Teil einer Mikrostreifenleitung und/oder Teil einer Tri-Plate-Leitung (SV1, LH, SV2) ist.
  71. Nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 70
  • - where the horizontal line ( LH , LH1 ) Is part of a microstrip line and / or part of a tri-plate line and / or
  • - where the vertical line ( LV , LV1 ) Part of a microstrip line and / or part of a tri-plate line ( SV1 , LH , SV2 ) is.
• 72. Kernquantenbit (CQUB) nach Merkmal 71
  • - wobei Mikrostreifenleitung eine erste vertikale Abschirmleitung (SV1) und die vertikale Leitung (LV) umfasst oder
  • - wobei Mikrostreifenleitung eine erste horizontale Abschirmleitung (SH1) und die horizontale Leitung (LH) umfasst.
  72nd nuclear quantum bit ( CQUB ) by feature 71
  • - where microstrip line has a first vertical shield line ( SV1 ) and the vertical line ( LV ) includes or
  • - where microstrip line is a first horizontal shielding line ( SH1 ) and the horizontal pipe ( LH ) includes.
• 73. Kernquantenbit (CQUB) nach Merkmal 71
  • - wobei Tri-Plate-Leitung eine erste vertikale Abschirmleitung (SV1) und eine zweite vertikale Abschirmleitung (SV2) und die vertikale Leitung (LV), die zwischen der ersten vertikalen Abschirmleitung (SV1) und der zweiten vertikalen Abschirmleitung (SV2) verläuft, umfasst oder
  • - wobei Tri-Plate-Leitung eine erste horizontale Abschirmleitung (SH1) und eine zweite horizontale Abschirmleitung (SH2) und die horizontale Leitung (LV), die zwischen der ersten horizontalen Abschirmleitung (SH1) und der zweiten horizontalen Abschirmleitung (SH2) verläuft, umfasst.
  73 nuclear quantum bit ( CQUB ) by feature 71
  • - where the tri-plate line is a first vertical shielding line ( SV1 ) and a second vertical shielding line ( SV2 ) and the vertical line ( LV ) between the first vertical shielding line ( SV1 ) and the second vertical shielding cable ( SV2 ) runs, includes or
  • - where the tri-plate line is a first horizontal shielding line ( SH1 ) and a second horizontal shielding line ( SH2 ) and the horizontal pipe ( LV ) between the first horizontal shielding line ( SH1 ) and the second horizontal shielding cable ( SH2 ) runs, includes.
• 74. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 73
  • - wobei die Summe der Ströme durch die Tri-Plate-Leitung (SV1, LV, SV2) null ist.
  74th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 73
  • - where the sum of the currents through the tri-plate line ( SV1 , LV , SV2 ) is zero.
• 75. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale 40 bis 74
  • - wobei ein erstes weiteres vertikales Lot längs einer ersten weiteren vertikalen Lot-Linie (VLOT1) parallel zur ersten Lot-Linie (LOT) vom Ort eines ersten virtuellen vertikalen Kernquantenpunkts (VVCI1) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden kann und
  • - wobei der erste virtuelle vertikale Kernquantenpunkt (VVCI1) sich in dem ersten Abstand (d1) von der Oberfläche (OF) befindet und
  • - wobei die erste weitere vertikale Lot-Linie (VLOT1) die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem ersten weiteren vertikalen Lotpunkt (VLOTP1) durchstößt und
  • - wobei sich die horizontale Leitung (LH) und die erste vertikale Abschirmleitung (SV1) auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) befinden und
  • - wobei sich die horizontale Leitung (LH) und die erste vertikale Abschirmleitung (SV1) in der Nähe des ersten vertikalen Lot-Punktes (VLOTP1) oder am ersten vertikalen Lot-Punkt (VLOTP1) in dem von null verschiedenen Kreuzungswinkel (α) kreuzen und
  • - wobei ein zweites weiteres vertikales Lot längs einer zweiten weiteren vertikalen Lot-Linie (VLOT2) parallel zur ersten Lot-Linie (LOT) vom Ort eines zweiten virtuellen vertikalen Kernquantenpunkts (VVCI2) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden kann und
  • - wobei der zweite virtuelle vertikale Kernquantenpunkt (VVCI2) sich in dem ersten Abstand (d1) von der Oberfläche (OF) befindet und
  • - wobei die zweite weitere vertikale Lot-Linie (VLOT2) die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem zweiten weiteren vertikalen Lotpunkt (VLOTP2) durchstößt und
  • - wobei sich die horizontale Leitung (LH) und die zweite vertikale Abschirmleitung (SV2) auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) befinden und
  • - wobei sich die horizontale Leitung (LH) und die zweite vertikale Abschirmleitung (SV2) in der Nähe des zweiten vertikalen Lot-Punktes (VLOTP2) oder am zweiten vertikalen Lot-Punkt (VLOTP2) in dem von null verschiedenen Kreuzungswinkel (α) kreuzen und
  • - wobei die Einzelströme (ISV1, IV, ISV2) durch die einzelnen Leitungen (SV1, LV, SV2) der Tri-Plate-Leitung so gewählt sind,
    • - dass der Betrag des ersten virtuellen vertikalen magnetischen Flussdichtevektors (B_VVCI1 ) am Ort des ersten virtuellen vertikalen Kernquantenpunkts (VVCI1) nahezu Null ist und
    • - dass der Betrag des zweiten virtuellen vertikalen magnetischen Flussdichtevektors (B_VVCI2 ) am Ort des zweiten virtuellen vertikalen Kernquantenpunkts (VVCI2) nahezu Null ist und
    • - dass der Betrag des magnetischen Flussdichtevektors (B_CI ) am Ort des Kernquantenpunkts (Cl) von Null verschieden ist.
  75th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 74
  • - with a first further vertical perpendicular along a first further vertical perpendicular line ( VLOT1 ) parallel to the first plumb line ( LOT ) from the location of a first virtual vertical nuclear quantum dot ( VVCI1 ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) can be felled and
  • - where the first virtual vertical nuclear quantum dot ( VVCI1 ) at the first distance ( d1 ) from the surface ( OF ) is located and
  • - where the first further vertical plumb line ( VLOT1 ) the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a first further vertical plumb point ( VLOTP1 ) pierces and
  • - where the horizontal line ( LH ) and the first vertical shielding line ( SV1 ) on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) and
  • - where the horizontal line ( LH ) and the first vertical shielding line ( SV1 ) near the first vertical plumb point ( VLOTP1 ) or at the first vertical plumb point ( VLOTP1 ) at the non-zero crossing angle ( α ) cross and
  • - with a second further vertical plumb line along a second further vertical plumb line ( VLOT2 ) parallel to the first plumb line ( LOT ) from the location of a second virtual vertical nuclear quantum dot ( VVCI2 ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) can be felled and
  • - where the second virtual vertical nuclear quantum dot ( VVCI2 ) at the first distance ( d1 ) from the surface ( OF ) is located and
  • - where the second further vertical plumb line ( VLOT2 ) the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a second further vertical plumb point ( VLOTP2 ) pierces and
  • - where the horizontal line ( LH ) and the second vertical shielding line ( SV2 ) on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) and
  • - where the horizontal line ( LH ) and the second vertical shielding line ( SV2 ) near the second vertical plumb point ( VLOTP2 ) or at the second vertical plumb point ( VLOTP2 ) at the non-zero crossing angle ( α ) cross and
  • - where the individual streams ( ISV1 , IV , ISV2 ) through the individual lines ( SV1 , LV , SV2 ) of the tri-plate line are selected so that
    • - that the magnitude of the first virtual vertical magnetic flux density vector ( B _VVCI1 ) at the location of the first virtual vertical nuclear quantum dot ( VVCI1 ) is almost zero and
    • - that the magnitude of the second virtual vertical magnetic flux density vector ( B _VVCI2 ) at the location of the second virtual vertical nuclear quantum dot ( VVCI2 ) is almost zero and
    • - that the magnitude of the magnetic flux density vector ( B _CI ) is different from zero at the location of the nuclear quantum dot (Cl).
• 76. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgegangenen Merkmale 40 bis 75
  • - wobei ein erstes weiteres horizontales Lot längs einer ersten weiteren horizontalen Lot-Linie (HLOT1) parallel zur ersten Lot-Linie (LOT) vom Ort eines ersten virtuellen horizontalen Kernquantenpunkts (VHCl1) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden kann und
  • - wobei der erste virtuelle horizontale Kernquantenpunkt (VHCIV1) sich in dem ersten Abstand (d1) von der Oberfläche (OF) befindet und
  • - wobei die erste weitere horizontale Lot-Linie (HLOT1) die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem ersten weiteren horizontalen Lotpunkt (HLOTP1) durchstößt und
  • - wobei sich die vertikale Leitung (LV) und die erste horizontale Abschirmleitung (SH1) auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) befinden und
  • - wobei sich die vertikale Leitung (LV) und die erste horizontale Abschirmleitung (SH1) in der Nähe des ersten horizontalen Lot-Punktes (HLOTP1) oder am ersten horizontalen Lot-Punkt (HLOTP1) in dem von null verschiedenen Kreuzungswinkel (α) kreuzen und
  • - wobei ein zweites weiteres horizontales Lot längs einer zweiten weiteren horizontalen Lot-Linie (HLOT2) parallel zur ersten Lot-Linie (LOT) vom Ort eines zweiten virtuellen horizontalen Kernquantenpunkts (VHCI2) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden kann und
  • - wobei der zweite virtuelle horizontale Kernquantenpunkt (VHCI2) sich in dem ersten Abstand (d1) von der Oberfläche (OF) befindet und
  • - wobei die zweite weitere horizontale Lot-Linie (HLOT2) die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem zweiten weiteren horizontalen Lotpunkt (HLOTP2) durchstößt und
  • - wobei sich die vertikale Leitung (LV) und die zweite horizontale Abschirmleitung (SH2) auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) befinden und
  • - wobei sich die vertikale Leitung (LV) und die zweite horizontale Abschirmleitung (SH2) in der Nähe des zweiten horizontalen Lot-Punktes (HLOTP2) oder am zweiten horizontalen Lot-Punkt (HLOTP2) in dem von null verschiedenen Kreuzungswinkel (α) kreuzen und
  • - wobei die Einzelströme (ISH1, IH, ISH2) durch die einzelnen Leitungen (SH1, LH, SH2) der Tri-Plate-Leitung so gewählt sind,
    • - dass der Betrag des ersten virtuellen horizontalen magnetischen Flussdichtevektors (B_VHCI1 ) am Ort des ersten virtuellen horizontalen Kernquantenpunkts (VHCI1) nahezu Null ist und
    • - dass der Betrag des zweiten virtuellen horizontalen magnetischen Flussdichtevektors (B_VHCI2 ) am Ort des zweiten virtuellen horizontalen Quantenpunkts (VHCI2) nahezu Null ist und
    • - dass der Betrag des magnetischen Flussdichtevektors (B_NV ) am Ort des Kernquantenpunkts (Cl) von Null verschieden ist.
  76th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 75
  • - with a first further horizontal perpendicular along a first further horizontal perpendicular line ( HLOT1 ) parallel to the first plumb line ( LOT ) from the location of a first virtual horizontal nuclear quantum dot ( VHCl1 ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) can be felled and
  • - where the first virtual horizontal nuclear quantum dot (VHCIV1) is at the first distance ( d1 ) from the surface ( OF ) is located and
  • - where the first further horizontal plumb line ( HLOT1 ) the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a first further horizontal plumb point ( HLOTP1 ) pierces and
  • - where the vertical line ( LV ) and the first horizontal shielding line ( SH1 ) on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) and
  • - where the vertical line ( LV ) and the first horizontal shielding line ( SH1 ) near the first horizontal plumb point ( HLOTP1 ) or at the first horizontal plumb point ( HLOTP1 ) at the non-zero crossing angle ( α ) cross and
  • - with a second additional horizontal perpendicular along a second additional horizontal perpendicular line ( HLOT2 ) parallel to the first plumb line ( LOT ) from the location of a second virtual horizontal nuclear quantum dot ( VHCI2 ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) can be felled and
  • - where the second virtual horizontal nuclear quantum dot ( VHCI2 ) at the first distance ( d1 ) from the surface ( OF ) is located and
  • - where the second further horizontal plumb line ( HLOT2 ) the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a second further horizontal plumb point ( HLOTP2 ) pierces and
  • - where the vertical line ( LV ) and the second horizontal shielding line ( SH2 ) on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) and
  • - where the vertical line ( LV ) and the second horizontal shielding line ( SH2 ) near the second horizontal plumb point ( HLOTP2 ) or at the second horizontal plumb point ( HLOTP2 ) at the non-zero crossing angle ( α ) cross and
  • - where the individual streams ( ISH1 , IH , ISH2 ) through the individual lines ( SH1 , LH , SH2 ) of the tri-plate line are selected so that
    • - that the magnitude of the first virtual horizontal magnetic flux density vector ( B _VHCI1 ) at the location of the first virtual horizontal nuclear quantum dot ( VHCI1 ) is almost zero and
    • - that the magnitude of the second virtual horizontal magnetic flux density vector ( B _VHCI2 ) at the location of the second virtual horizontal quantum dot ( VHCI2 ) is almost zero and
    • - that the magnitude of the magnetic flux density vector ( B _NV ) is different from zero at the location of the nuclear quantum dot (Cl).
• 77. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 76
  • - wobei im Bereich oder in der Nähe des Lotpunkts (LOTP) das Substrat (D) mittels zumindest eines ersten horizontalen ohmschen Kontakts (KH11) mit der ersten horizontalen Abschirmleitung (SH1) verbunden ist und /oder
  • - wobei im Bereich oder in der Nähe des Lotpunkts (LOTP) das Substrat (D) mittels zumindest eines zweiten horizontalen ohmschen Kontakts (KH12) mit der zweiten horizontalen Abschirmleitung (SH2) verbunden ist und /oder
  • - wobei im Bereich oder in der Nähe des Lotpunkts (LOTP) das Substrat (D) mittels zumindest eines ersten vertikalen ohmschen Kontakts (KV11) mit der ersten vertikalen Abschirmleitung (SV1) verbunden ist und /oder
  • - wobei im Bereich oder in der Nähe des Lotpunkts (LOTP) das Substrat (D) mittels zumindest eines zweiten vertikalen ohmschen Kontakts (KV12) mit der zweiten vertikalen Abschirmleitung (SV2) verbunden ist.
  77th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 76
  • - where in the area or near the plumb point ( LOTP ) the substrate ( D. ) by means of at least one first horizontal ohmic contact ( KH11 ) with the first horizontal shielding cable ( SH1 ) is connected and / or
  • - where in the area or near the plumb point ( LOTP ) the substrate ( D. ) by means of at least one second horizontal ohmic contact ( KH12 ) with the second horizontal shielding cable ( SH2 ) is connected and / or
  • - where in the area or near the plumb point ( LOTP ) the substrate ( D. ) by means of at least one first vertical ohmic contact ( KV11 ) with the first vertical shielding cable ( SV1 ) is connected and / or
  • - where in the area or near the plumb point ( LOTP ) the substrate ( D. ) by means of at least one second vertical ohmic contact ( KV12 ) with the second vertical shielding cable ( SV2 ) connected is.
• 78. Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 40 bis 77
  • - wobei ein ohmscher Kontakt (KV11, KV12, KH11, KH12) Titan umfasst.
  78th nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the preceding characteristics 40 to 77
  • - where an ohmic contact ( KV11 , KV12 , KH11 , KH12 ) Includes titanium.

REGISTER KONSTRUKTIONENREGISTER CONSTRUCTIONS

KERN-ELEKTRON-QUANTENREGISTER (CEQUREG) 79-90NUCLEAR ELECTRON QUANTUM REGISTER (CEQUREG) 79-90

• 79. Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG)
  • - umfassend ein Kern-Quantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der Merkmale 40 bis 78 und
  • - umfassend ein Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der Merkmale 1 bis 39.
  79. Nuclear electron quantum register ( CEQUREG )
  • - comprising a core quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the characteristics 40 to 78 and
  • - comprising a quantum bit ( QUB ) according to one or more of the characteristics 1 to 39 .
• 80. Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) nach Merkmal 79
  • - wobei die Vorrichtung zur Ansteuerung eines Kernquantenpunkts (CI) Kern-Quantenbits (CQUB) eine Teilvorrichtung (LH, LV) aufweist, die auch eine Teilvorrichtung (LH, LV) der Vorrichtung zur Ansteuerung eines Quantenpunkts (NV) des Quantenbits (QUB) ist.
  80th nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) by feature 79
  • - wherein the device for controlling a nuclear quantum dot ( CI ) Core quantum bits ( CQUB ) a dividing device ( LH , LV ), which also has a dividing device ( LH , LV ) of the device for controlling a quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) is.
• 81. Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 80
  • - umfassend eine Vorrichtung zur Ansteuerung des Kernquantenpunkts (CI) des Kernquantenbits (CQUB) und zur gleichzeitigen Ansteuerung des Quantenpunkts (NV) des Quantenbits (QUB),
  • - mit einem gemeinsamen Substrat (D) des Kernquantenbits (CQUB) und des Quantenbits (QUB) und
  • - ggf. mit einer gemeinsamen epitaktischen Schicht (DEPI) des Kernquantenbits (CQUB) und des Quantenbits (QUB) und
  • - mit einer gemeinsamen Vorrichtung des Kernquantenbits (CQUB) und des Quantenbits (QUB),
  • - die zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes (B_RW , B_MW ) am Ort des Kernquantenpunkts (CI) und am Ort des Quantenpunkts (CI) geeignet ist,
  • - wobei die gemeinsame epitaktische Schicht (DEPI), sofern vorhanden, auf dem gemeinsamen Substrat (D) aufgebracht ist und
  • - wobei das gemeinsame Substrat (D) und/oder die ggf. vorhandene gemeinsame epitaktische Schicht (DEPI) eine Oberfläche (OF) aufweist und
  • - wobei der Kernquantenpunkt (Cl) ein magnetisches Moment aufweist und
  • - wobei der Quantenpunkt (NV) ein paramagnetisches Zentrum in dem gemeinsamen Substrat (D) und/oder in der ggf. vorhandenen gemeinsamen epitaktischen Schicht (DEPI) ist und
  • - wobei die gemeinsame Vorrichtung, die zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes (B_RW ,B_MW ) geeignet ist, sich auf der Oberfläche des gemeinsamen Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen gemeinsamen epitaktischen Schicht (DEPI) befinden.
  81. Nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 80
  • - Comprising a device for controlling the nuclear quantum dot ( CI ) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) and for the simultaneous control of the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ),
  • - with a common substrate ( D. ) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) and the quantum bit ( QUB ) and
  • - possibly with a common epitaxial layer ( DEPI ) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) and the quantum bit ( QUB ) and
  • - with a common device of the nuclear quantum bit ( CQUB ) and the quantum bit ( QUB ),
  • - those for generating an electromagnetic wave field (B _RW , B _MW ) at the location of the nuclear quantum dot ( CI ) and at the location of the quantum dot ( CI ) suitable is,
  • - where the common epitaxial layer ( DEPI ), if present, on the common substrate ( D. ) is applied and
  • - where the common substrate ( D. ) and / or the possibly existing common epitaxial layer ( DEPI ) a surface ( OF ) and
  • - The nuclear quantum dot (Cl) has a magnetic moment and
  • - where the quantum dot ( NV ) a paramagnetic center in the common substrate ( D. ) and / or in the possibly existing common epitaxial layer ( DEPI ) is and
  • - where the common device that is used to generate an electromagnetic wave field ( B _RW , B _MW ) is suitable to stand on the surface of the common substrate ( D. ) and / or the possibly existing common epitaxial layer ( DEPI ) are located.
• 82. Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 81
  • - wobei die Vorrichtung, die zur Erzeugung eines zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfeldes (B_RW ,B_MW ) geeignet ist zur Erzeugung eines zirkular polarisierten elektromagnetischen Wellenfeldes (B_RW ,B_MW ) geeignet ist.
  82. Nuclear-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 81
  • - The device used to generate a circularly polarized electromagnetic wave field ( B _RW , B _MW ) is suitable for generating a circularly polarized electromagnetic wave field ( B _RW , B _MW ) suitable is.
• 83. Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 81
  • - wobei ein Lot längs einer Lot-Linie (LOT) vom Ort des Kernquantenpunkts (CI) und/oder vom Ort des Quantenpunkts (NV) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden kann und
  • - wobei die Lot-Linie (LOT) die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an einem Lotpunkt (LOTP) durchstößt und
  • - wobei die Vorrichtung, die zur Erzeugung eines zirkular polarisierten Radiowellenfeldes sich in der Nähe des Lot-Punktes (LOTP) oder am Lot-Punkt (LOTP) befindet.
  83. Nuclear-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 81
  • - where a perpendicular along a perpendicular line ( LOT ) from the location of the nuclear quantum dot ( CI ) and / or from the location of the quantum dot ( NV ) to the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) can be felled and
  • - where the plumb line ( LOT ) the surface ( OF ) of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) at a plumb point ( LOTP ) pierces and
  • - where the device used to generate a circularly polarized radio wave field is located in the vicinity of the plumb point ( LOTP ) or at the plumb point ( LOTP ) is located.
• 84. Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 81 bis 83
  • - mit einer horizontalen Leitung (LH) und
  • - mit einer vertikalen Leitung (LV),
  • - wobei sich die horizontale Leitung (LH) und die vertikale Leitung (LV) auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) befinden.
  84. Nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 81 to 83
  • - with a horizontal pipe ( LH ) and
  • - with a vertical pipe ( LV ),
  • - where the horizontal line ( LH ) and the vertical line ( LV ) on the surface of the substrate ( D. ) and / or the epitaxial layer that may be present ( DEPI ) are located.
• 85. Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) nach Merkmal 84
  • - wobei sich die horizontale Leitung (LH) und die vertikale Leitung (LV) in der Nähe des Lot-Punktes (LOTP) oder am Lot-Punkt (LOTP) in einem von null verschiedenen Kreuzungswinkel (α) kreuzen.
  85. Nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) by feature 84
  • - where the horizontal line ( LH ) and the vertical line ( LV ) near the plumb point ( LOTP ) or at the plumb point ( LOTP ) at a non-zero crossing angle ( α ) cross.
• 86. Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 84 bis 85
  • - wobei die horizontale Leitung (LH) von der vertikalen Leitung (LV) elektrisch isoliert ist.
  86. Nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 84 to 85
  • - where the horizontal line ( LH ) from the vertical pipe ( LV ) is electrically isolated.
• 87. Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 84 bis 86
  • - wobei die horizontale Leitung (LH) von der vertikalen Leitung (LV) mittels einer elektrischen Isolation (IS) elektrisch isoliert ist.
  87. Nuclear-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 84 to 86
  • - where the horizontal line ( LH ) from the vertical pipe ( LV ) by means of electrical insulation ( IS ) is electrically isolated.
• 88. Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 84 bis 87
  • - wobei die horizontale Leitung (LH) und/oder die vertikale Leitung (LV) für grünes Licht transparent ist und
  • - wobei insbesondere die horizontale Leitung (LH) und/oder die vertikale Leitung (LV) aus einem elektrisch leitenden und optisch für grünes Licht transparenten Material, insbesondere aus Indium-Zinn-Oxid (gebräuchliche Abkürzung ITO) gefertigt ist.
  88. Nuclear-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 84 to 87
  • - where the horizontal line ( LH ) and / or the vertical line ( LV ) is transparent to green light and
  • - whereby in particular the horizontal line ( LH ) and / or the vertical line ( LV ) made of an electrically conductive material that is optically transparent to green light, in particular made of indium tin oxide (common abbreviation ITO ) is manufactured.
• 89. Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 85 bis 88
  • - wobei ein Winkel (α) im Wesentlichen ein rechter Winkel ist.
  89. Nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 85 to 88
  • - where an angle ( α ) is essentially a right angle.
• 90. Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 84 bis 89
  • - wobei das Substrat (D) Diamant umfasst
  • - wobei der Kernquantenpunkt (Cl) der Atomkern eines ¹³C-Isotops ist und
  • - wobei der Quantenpunkt (NV) in der Nähe des ¹³C-Isotops angeordnet ist und
  • - wobei der Quantenpunkt (NV) insbesondere ein NV-Zentrum ist und
  • - wobei Nähe hier so zu verstehen ist, dass das Magnetfeld des Kernspins des ¹³C-Atoms den Spin einer Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV) beeinflussen kann und dass der Spin einer Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV) den Kernspin des ¹³C-Isotops, insbesondere über eine Dipol-Dipol Wechselwirkung, beeinflussen kann. Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 84 bis 90
  • - wobei der Quantenpunkt (NV) ein paramagnetisches Zentrum mit einem Ladungsträger oder einer Ladungsträgerkonfiguration ist und in der Nähe des Kernquantenpunkts (Cl) angeordnet ist und
  • - wobei der Ladungsträger oder die Ladungsträgerkonfiguration einen Ladungsträger-Spin-Zustand aufweist und
  • - wobei der Kernquantenpunkt (Cl) einen Kern-Spin-Zustand aufweist und
  • - wobei Nähe hier so zu verstehen ist,
    • - dass der Kernspinzustand den Ladungsträger-Spin-Zustand beeinflussen kann und/oder
    • - dass der Ladungsträger-Spin-Zustand den Kernspinzustand beeinflussen kann und/oder
    • - dass der Frequenzbereich der Kopplungsstärke mindestens 1 kHz und/oder mindestens 1 MHz und weniger als 20 MHz ist und/oder.
    • - dass der Frequenzbereich der Kopplungsstärke 1 kHz bis 200 GHz und/oder 10 kHz bis 20 GHz und/oder 100 kHz bis 2 GHz und/oder 0,2 MHz bis 1 GHz und/oder 0,5 MHz bis 100 MHz und/oder 1 MHz bis 50 MHz, insbesondere bevorzugt 10 MHz ist.
  90. Nuclear-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 84 to 89
  • - where the substrate ( D. ) Includes diamond
  • - Where the nuclear quantum dot (Cl) is the atomic nucleus of a ¹³ C isotope and
  • - where the quantum dot ( NV ) is arranged in the vicinity of the ¹³ C isotope and
  • - where the quantum dot ( NV ) in particular is an NV center and
  • - where closeness is to be understood here as meaning that the magnetic field of the nuclear spin of the ¹³ C atom has the spin of an electron configuration of the quantum dot ( NV ) and that the spin of an electron configuration of the quantum dot ( NV ) can influence the nuclear spin of the ¹³ C isotope, in particular via a dipole-dipole interaction. Nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 84 to 90
  • - where the quantum dot ( NV ) is a paramagnetic center with a charge carrier or a charge carrier configuration and is arranged in the vicinity of the nuclear quantum dot (Cl) and
  • - wherein the charge carrier or the charge carrier configuration has a charge carrier spin state and
  • - The nuclear quantum dot (Cl) having a nuclear spin state and
  • - where closeness is to be understood here as
    • - That the nuclear spin state can influence the charge carrier spin state and / or
    • - That the charge carrier spin state can influence the nuclear spin state and / or
    • - that the frequency range of the coupling strength is at least 1 kHz and / or at least 1 MHz and less than 20 MHz and / or.
    • - that the frequency range of the coupling strength is 1 kHz to 200 GHz and / or 10 kHz to 20 GHz and / or 100 kHz to 2 GHz and / or 0.2 MHz to 1 GHz and / or 0.5 MHz to 100 MHz and / or 1 MHz to 50 MHz, particularly preferably 10 MHz.

QUANTEN_ALU (QUALU) 91-92QUANTUM_ALU ( QUALU ) 91-92

• 91. Quanten-ALU (QUALU)
  • - umfassend ein erstes Kern-Quantenbit (CQUB1) nach einem oder mehreren der Merkmale 40 bis 78 und
  • - umfassend mindestens ein zweites Kern-Quantenbit (CQUB2) nach einem oder mehreren der Merkmale 40 bis 78 und
  • - umfassend ein Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der Merkmale 1 bis 39
  • - wobei das erste Kern-Quantenbit (CQUB1) mit dem Quantenbit (QUB) ein erstes Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG1) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 bildet und
  • - wobei das zweite Kern-Quantenbit (CQUB2) mit dem Quantenbit (QUB) ein zweites Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG2) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 bildet.
  91. Quantum ALU ( QUALU )
  • - comprising a first core quantum bit ( CQUB1 ) according to one or more of the characteristics 40 to 78 and
  • - comprising at least one second core quantum bit ( CQUB2 ) according to one or more of the characteristics 40 to 78 and
  • - comprising a quantum bit ( QUB ) according to one or more of the characteristics 1 until 39
  • - where the first core quantum bit ( CQUB1 ) with the quantum bit ( QUB ) a first nuclear electron quantum register (CEQUREG1) according to one or more of the characteristics 79 to 90 forms and
  • - where the second core quantum bit ( CQUB2 ) with the quantum bit ( QUB ) a second nuclear electron quantum register (CEQUREG2) according to one or more of the characteristics 79 to 90 forms.
• 92. Quanten-ALU (QUALU) nach Merkmal 91
  • - wobei die Vorrichtung zur Ansteuerung des ersten Kernquantenpunkts (CI1) des ersten Kern-Quantenbits (CQUB1) des ersten Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG1) eine Teilvorrichtung (LH, LV) aufweist, die auch die Teilvorrichtung (LH, LV) der Vorrichtung zur Ansteuerung des Quantenpunkts (NV) des Quantenbits (QUB) des ersten Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG1) ist und
  • - wobei die Vorrichtung zur Ansteuerung des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) des zweiten Kern-Quantenbits (CQUB2) des zweiten Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG2) die Teilvorrichtung (LH, LV) aufweist, die auch die Teilvorrichtung (LH, LV) der Vorrichtung zur Ansteuerung des Quantenpunkts (NV) des Quantenbits (QUB) des zweiten Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG2) ist und
  • - wobei die Vorrichtung zur Ansteuerung des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) des zweiten Kern-Quantenbits (CQUB2) des zweiten Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG2) die Teilvorrichtung (LH, LV) aufweist, die auch die Teilvorrichtung (LH, LV) der Vorrichtung des ersten Kernquantenpunkts (CI1) des ersten Kern-Quantenbits (CQUB1) des ersten Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG1) ist.
  92. Quantum ALU ( QUALU ) by feature 91
  • - wherein the device for driving the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first core quantum bit ( CQUB1 ) of the first nuclear electron quantum register (CEQUREG1) a sub-device ( LH , LV ), which also includes the dividing device ( LH , LV ) of the device for controlling the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of the first nuclear electron quantum register (CEQUREG1) is and
  • - wherein the device for controlling the second nuclear quantum dot ( CI2 ) of the second core quantum bit ( CQUB2 ) of the second nuclear electron quantum register (CEQUREG2) the sub-device ( LH , LV ), which also includes the dividing device ( LH , LV ) of the device for controlling the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of the second nuclear electron quantum register (CEQUREG2) is and
  • - wherein the device for controlling the second nuclear quantum dot ( CI2 ) of the second core quantum bit ( CQUB2 ) of the second nuclear electron quantum register (CEQUREG2) the sub-device ( LH , LV ), which also includes the dividing device ( LH , LV ) the device of the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first core quantum bit ( CQUB1 ) of the first nuclear electron quantum register (CEQUREG1).

ELEKTRON-A1-ELEKTRON-A2-QUANTENREGISTER (QUREG) 93-104ELEKTRON-A1-ELEKTRON-A2-QUANTUM REGISTER (QUREG) 93-104

• 93. Quantenregister (QUREG)
  • - mit einem ersten Quantenbit (QUB1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Merkmale 1 bis 39 und
  • - mit mindestens einem zweiten Quantenbit (QUB2) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Merkmale 1 bis 39
  • - wobei der erste Quantenpunkttyp des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) gleich dem zweiten Quantenpunkttyp des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) ist.
  93. Quantum Register ( QUREG )
  • - with a first quantum bit ( QUB1 ) according to one or more of the preceding features 1 to 39 and
  • - with at least one second quantum bit ( QUB2 ) according to one or more of the preceding features 1 until 39
  • - where the first quantum dot type of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) equal to the second quantum dot type of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) is.
• 94. Quantenregister (QUREG) nach dem vorhergehenden Merkmal
  • - wobei das Substrat (D) dem ersten Quantenbit (QUB1) und dem zweiten Quantenbit (QUB2) gemeinsam ist und
  • - wobei der Quantenpunkt (NV) des ersten Quantenbits (QUB1) der erste Quantenpunkt (NV1) ist und
  • - wobei der Quantenpunkt (NV) des zweiten Quantenbits (QUB2) der zweite Quantenpunkt (NV2) ist und
  • - wobei die horizontale Leitung (LH) des ersten Quantenbits (QUB1) im Folgenden als erste horizontale Leitung (LH1) bezeichnet wird und
  • - wobei die horizontale Leitung (LH) des zweiten Quantenbits (QUB2) die besagte erste horizontale Leitung (LH1) ist und
  • - wobei die vertikale Leitung (LV) des ersten Quantenbits (QUB1) im Folgenden als erste vertikale Leitung (LV1) bezeichnet wird und
  • - wobei die vertikale Leitung (LV) des zweiten Quantenbits (QUB2) im Folgenden als zweite vertikale Leitung (LV2) bezeichnet wird.
  94. Quantum Register ( QUREG ) according to the previous feature
  • - where the substrate ( D. ) the first quantum bit ( QUB1 ) and the second quantum bit ( QUB2 ) is common and
  • - where the quantum dot ( NV ) of the first quantum bit ( QUB1 ) the first quantum dot ( NV1 ) is and
  • - where the quantum dot ( NV ) of the second quantum bit ( QUB2 ) the second quantum dot ( NV2 ) is and
  • - where the horizontal line ( LH ) of the first quantum bit ( QUB1 ) hereinafter as the first horizontal line ( LH1 ) is designated and
  • - where the horizontal line ( LH ) of the second quantum bit ( QUB2 ) said first horizontal line ( LH1 ) is and
  • - where the vertical line ( LV ) of the first quantum bit ( QUB1 ) hereinafter referred to as the first vertical line ( LV1 ) is designated and
  • - where the vertical line ( LV ) of the second quantum bit ( QUB2 ) hereinafter referred to as the second vertical line ( LV2 ) referred to as.
• 95. Quantenregister (QUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 93 bis 94
  • - wobei das Magnetfeld des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) das Verhalten des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) zumindest zeitweise beeinflusst und/oder
  • - wobei das Magnetfeld des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) das Verhalten des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) zumindest zeitweise beeinflusst.
  95. Quantum Register ( QUREG ) according to one or more of the characteristics 93 to 94
  • - where the magnetic field of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) the behavior of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) at least temporarily influenced and / or
  • - where the magnetic field of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) the behavior of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) at least temporarily influenced.
• 96. Quantenregister (QUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 93 bis 95
  • - wobei der räumliche Abstand (sp12) zwischen dem ersten Quantenpunkt (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) so klein ist,
  • - dass das Magnetfeld des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) das Verhalten des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) zumindest zeitweise beeinflusst, und/oder
  • - dass das Magnetfeld des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) das Verhalten des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) zumindest zeitweise beeinflusst.
  96. Quantum Register ( QUREG ) according to one or more of the characteristics 93 to 95
  • - where the spatial distance ( sp12 ) between the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) and the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) is so small
  • - that the magnetic field of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) the behavior of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) at least temporarily influenced, and / or
  • - that the magnetic field of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) the behavior of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) at least temporarily influenced.
• 97. Quantenregister (QUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 93 bis 96
  • - wobei der räumliche Abstand (sp12) zwischen dem ersten Quantenpunkt (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) weniger als 50 nm und/oder weniger als 30 nm und/oder weniger als 20 nm und/oder weniger als 10 nm beträgt und/oder weniger als 10 nm und/oder weniger als 5 nm und/oder weniger als 2 nm, und/oder
  • - wobei der räumliche Abstand (sp12) zwischen dem ersten Quantenpunkt (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) zwischen 30 nm und 2 nm und/oder weniger als 10 nm und/oder weniger als 5 nm und/oder weniger als 2 nm, beträgt.
  97. Quantum Register ( QUREG ) according to one or more of the characteristics 93 to 96
  • - where the spatial distance ( sp12 ) between the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) and the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) is less than 50 nm and / or less than 30 nm and / or less than 20 nm and / or less than 10 nm and / or less than 10 nm and / or less than 5 nm and / or less than 2 nm, and /or
  • - where the spatial distance ( sp12 ) between the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) and the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) between 30 nm and 2 nm and / or less than 10 nm and / or less than 5 nm and / or less than 2 nm.
• 98. Quantenregister (QUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 93 bis 97
  • - -mit mindestens einem dritten Quantenbit (QUB3) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Merkmale 1 bis 39
  • - wobei der erste Quantenpunkttyp des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) gleich dem dritten Quantenpunkttyp des dritten Quantenpunkts (NV3) des dritten Quantenbits (QUB3) ist.
  98. Quantum Register ( QUREG ) according to one or more of the characteristics 93 to 97
  • - -with at least a third quantum bit ( QUB3 ) according to one or more of the preceding features 1 until 39
  • - where the first quantum dot type of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) equal to the third quantum dot type of the third quantum dot ( NV3 ) of the third quantum bit ( QUB3 ) is.
• 99. Quantenregister (QUREG) nach Merkmal 98 und Merkmal 94
  • - wobei das Substrat (D) dem ersten Quantenbit (QUB1) und dem dritten Quantenbit (QUB3) gemeinsam ist und
  • - wobei der Quantenpunkt (NV) des dritten Quantenbits (QUB3) der dritte Quantenpunkt (NV3) ist und
  • - wobei die horizontale Leitung (LH) des dritten Quantenbits (QUB3) die besagte erste horizontale Leitung (LH1) ist und
  • - wobei die vertikale Leitung (LV) des dritten Quantenbits (QUB23) im Folgenden als dritte vertikale Leitung (LV3) bezeichnet wird.
  99. Quantum Register ( QUREG ) by feature 98 and feature 94
  • - where the substrate ( D. ) the first quantum bit ( QUB1 ) and the third quantum bit ( QUB3 ) is common and
  • - where the quantum dot ( NV ) of the third quantum bit ( QUB3 ) the third quantum dot ( NV3 ) is and
  • - where the horizontal line ( LH ) of the third quantum bit ( QUB3 ) said first horizontal line ( LH1 ) is and
  • - where the vertical line ( LV ) of the third quantum bit ( QUB23 ) hereinafter referred to as the third vertical line ( LV3 ) referred to as.
• 100. Quantenregister (QUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 98 bis 99
  • - wobei das Magnetfeld des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) das Verhalten des dritten Quantenpunkts (NV3) des dritten Quantenbits (QUB3) zumindest zeitweise beeinflusst und/oder
  • - wobei das Magnetfeld des dritten Quantenpunkts (NV3) des dritten Quantenbits (QUB3) das Verhalten des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) zumindest zeitweise beeinflusst.
  100th quantum register ( QUREG ) according to one or more of the characteristics 98 to 99
  • - where the magnetic field of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) the behavior of the third quantum dot ( NV3 ) of the third quantum bit ( QUB3 ) at least temporarily influenced and / or
  • - where the magnetic field of the third quantum dot ( NV3 ) of the third quantum bit ( QUB3 ) the behavior of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) at least temporarily influenced.
• 101. Quantenregister (QUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 98 bis 100
  • - wobei der räumliche Abstand (sp23) zwischen dem dritten Quantenpunkt (NV3) des dritten Quantenbits (QUB3) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) so klein ist,
  • - dass das Magnetfeld des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) das Verhalten des dritten Quantenpunkts (NV3) des dritten Quantenbits (QUB3) zumindest zeitweise beeinflusst, und/oder
  • - dass das Magnetfeld des dritten Quantenpunkts (NV3) des dritten Quantenbits (QUB3) das Verhalten des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) zumindest zeitweise beeinflusst.
  101. Quantum Register ( QUREG ) according to one or more of the characteristics 98 to 100
  • - where the spatial distance (sp23) between the third quantum dot ( NV3 ) of the third quantum bit ( QUB3 ) and the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) is so small
  • - that the magnetic field of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) the behavior of the third quantum dot ( NV3 ) of the third quantum bit ( QUB3 ) at least temporarily influenced, and / or
  • - that the magnetic field of the third quantum dot ( NV3 ) of the third quantum bit ( QUB3 ) the behavior of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) at least temporarily influenced.
• 102. Quantenregister (QUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 98 bis 101
  • - wobei der räumliche Abstand (sp23) zwischen dem dritten Quantenpunkt (NV3) des dritten Quantenbits (QUB3) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) weniger als 50 nm und/oder weniger als 30 nm und/oder weniger als 20 nm und/oder weniger als 10 nm beträgt und/oder weniger als 10 nm und/oder weniger als 5 nm und/oder weniger als 2 nm, und/oder
  • - wobei der räumliche Abstand (sp23) zwischen dem dritten Quantenpunkt (NV3) des dritten Quantenbits (QUB3) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) zwischen 30 nm und 2 nm und/oder weniger als 10 nm und/oder weniger als 5 nm und/oder weniger als 2 nm, beträgt.
  102. Quantum Register ( QUREG ) according to one or more of the characteristics 98 to 101
  • - where the spatial distance (sp23) between the third quantum dot ( NV3 ) of the third quantum bit ( QUB3 ) and the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) is less than 50 nm and / or less than 30 nm and / or less than 20 nm and / or less than 10 nm and / or less than 10 nm and / or less than 5 nm and / or less than 2 nm, and /or
  • - where the spatial distance (sp23) between the third quantum dot ( NV3 ) of the third quantum bit ( QUB3 ) and the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) between 30 nm and 2 nm and / or less than 10 nm and / or less than 5 nm and / or less than 2 nm.
• 103. Quantenregister (QUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 93 bis 102
  • - wobei die Quantenbits des Quantenregisters (QUREG) in einem ein- oder zweidimensionalen Gitter angeordnet sind.
  103. Quantum Register ( QUREG ) according to one or more of the characteristics 93 to 102
  • - where the quantum bits of the quantum register ( QUREG ) are arranged in a one- or two-dimensional grid.
• 104. Quantenregister (QUREG) nach Merkmal 103
  • - wobei die Quantenbits des Quantenregisters (QUREG) in einem ein- oder zweidimensionalen Gitter aus Elementarzellen von Anordnungen von einem oder mehreren Quantenbits mit einem räumlichen Abstand (sp12) als Gitterkonstante für die jeweilige Elementarzelle angeordnet sind.
  104. Quantum Register ( QUREG ) by feature 103
  • - where the quantum bits of the quantum register ( QUREG ) in a one- or two-dimensional lattice of unit cells of arrangements of one or more quantum bits with a spatial distance ( sp12 ) are arranged as a lattice constant for the respective unit cell.

ELEKTRON-A1-ELEKTRON-B2-QUANTENREGISTER (IHQUREG) 105-111ELEKTRON-A1-ELEKTRON-B2-QUANTUM REGISTER (IHQUREG) 105-111

• 105. Inhomogenes Quantenregister (IHQUREG)
  • - mit einem ersten Quantenbit (QUB1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Merkmale 1 bis 39 und
  • - mit mindestens einem zweiten Quantenbit (QUB2) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Merkmale 1 bis 39
  • - wobei der erste Quantenpunkttyp des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) vom zweiten Quantenpunkttyp des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) verschieden ist.
  105. Inhomogeneous quantum register ( IHQUREG )
  • - with a first quantum bit ( QUB1 ) according to one or more of the preceding features 1 to 39 and
  • - with at least one second quantum bit ( QUB2 ) according to one or more of the preceding features 1 until 39
  • - where the first quantum dot type of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the second quantum dot type of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) is different.
• 106. Inhomogenes Quantenregister (IHQUREG) nach dem vorhergehenden Merkmal
  • - wobei das Substrat (D) dem ersten Quantenbit (QUB1) und dem zweiten Quantenbit (QUB2) gemeinsam ist und
  • - wobei der Quantenpunkt (NV) des ersten Quantenbits (QUB1) der erste Quantenpunkt (NV1) ist und
  • - wobei der Quantenpunkt (NV) des zweiten Quantenbits (QUB2) der zweite Quantenpunkt (NV2) ist und
  • - wobei die horizontale Leitung (LH) des ersten Quantenbits (QUB1) im Folgenden als erste horizontale Leitung (LH1) bezeichnet wird und
  • - wobei die horizontale Leitung (LH) des zweiten Quantenbits (QUB2) die besagte erste horizontale Leitung (LH1) ist und
  • - wobei die vertikale Leitung (LV) des ersten Quantenbits (QUB1) im Folgenden als erste vertikale Leitung (LV1) bezeichnet wird und
  • - wobei die vertikale Leitung (LV) des zweiten Quantenbits (QUB2) im Folgenden als zweite vertikale Leitung (LV2) bezeichnet wird.
  106. Inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) according to the previous feature
  • - where the substrate ( D. ) the first quantum bit ( QUB1 ) and the second quantum bit ( QUB2 ) is common and
  • - where the quantum dot ( NV ) of the first quantum bit ( QUB1 ) the first quantum dot ( NV1 ) is and
  • - where the quantum dot ( NV ) of the second quantum bit ( QUB2 ) the second quantum dot ( NV2 ) is and
  • - where the horizontal line ( LH ) of the first quantum bit ( QUB1 ) hereinafter as the first horizontal line ( LH1 ) is designated and
  • - where the horizontal line ( LH ) of the second quantum bit ( QUB2 ) said first horizontal line ( LH1 ) is and
  • - where the vertical line ( LV ) of the first quantum bit ( QUB1 ) hereinafter referred to as the first vertical line ( LV1 ) is designated and
  • - where the vertical line ( LV ) of the second quantum bit ( QUB2 ) hereinafter referred to as the second vertical line ( LV2 ) referred to as.
• 107. Inhomogenes Quantenregister (IHQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 105 bis 106
  • - wobei das Magnetfeld des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) das Verhalten des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) zumindest zeitweise beeinflusst und/oder
  • - wobei das Magnetfeld des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) das Verhalten des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) zumindest zeitweise beeinflusst.
  107. Inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) according to one or more of the characteristics 105 to 106
  • - where the magnetic field of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) the behavior of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) at least temporarily influenced and / or
  • - where the magnetic field of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) the behavior of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) at least temporarily influenced.
• 108. Inhomogenes Quantenregister (IHQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 105 bis 107
  • - wobei der räumliche Abstand (sp12) zwischen dem ersten Quantenpunkt (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) so klein ist,
  • - dass das Magnetfeld des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) das Verhalten des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) zumindest zeitweise beeinflusst, und/oder
  • - dass das Magnetfeld des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) das Verhalten des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) zumindest zeitweise beeinflusst.
  108. Inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) according to one or more of the characteristics 105 to 107
  • - where the spatial distance ( sp12 ) between the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) and the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) is so small
  • - that the magnetic field of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) the behavior of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) at least temporarily influenced, and / or
  • - that the magnetic field of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) the behavior of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) at least temporarily influenced.
• 109. Inhomogenes Quantenregister (IHQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 105 bis 108
  • - wobei der zweite Abstand (sp12) zwischen dem ersten Quantenpunkt (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) weniger als 50 nm und/oder weniger als 30 nm und/oder weniger als 20 nm und/oder weniger als 10 nm beträgt und/oder weniger als 10 nm und/oder weniger als 5 nm und/oder weniger als 2 nm, und/oder wobei der zweite Abstand (sp12) zwischen dem ersten Quantenpunkt (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) zwischen 30 nm und 2 nm und/oder weniger als 10 nm und/oder weniger als 5 nm und/oder weniger als 2 nm, beträgt.
  109. Inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) according to one or more of the characteristics 105 to 108
  • - where the second distance ( sp12 ) between the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) and the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) is less than 50 nm and / or less than 30 nm and / or less than 20 nm and / or less than 10 nm and / or less than 10 nm and / or less than 5 nm and / or less than 2 nm, and / or where the second distance ( sp12 ) between the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) and the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) between 30 nm and 2 nm and / or less than 10 nm and / or less than 5 nm and / or less than 2 nm.
• 110. Inhomogenes Quantenregister (IHQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 105 bis 109
  • - wobei die Quantenbits des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) in aus Elementarzellen von Anordnungen von zwei oder mehreren Quantenbits einem ein- oder zweidimensionalen Gitter für die jeweilige Elementarzelle angeordnet sind.
  110. Inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) according to one or more of the characteristics 105 to 109
  • - where the quantum bits of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) in a one- or two-dimensional grid for the respective unit cell are arranged from unit cells of arrangements of two or more quantum bits.
• 111. Inhomogenes Quantenregister (IHQUREG) nach Merkmal 110
  • - wobei die Quantenbits des inhomogenen Quantenregisters (IHQUREG) in einem ein- oder zweidimensionalen Gitter aus Elementarzellen von Anordnungen von einem oder mehreren Quantenbits mit einem zweiten Abstand (sp12) als Gitterkonstante für die jeweilige Elementarzelle angeordnet sind.
  111. Inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) by feature 110
  • - where the quantum bits of the inhomogeneous quantum register ( IHQUREG ) in a one- or two-dimensional lattice of unit cells of arrangements of one or more quantum bits with a second distance ( sp12 ) are arranged as a lattice constant for the respective unit cell.

KERNspin1-KERNspin2-QUANTENREGISTER (CCQUREG) 112-117KERNspin1-NERNspin2-QUANTUM REGISTER (CCQUREG) 112-117

• 112. Kern-Kern-Quantenregister (CCQUREG)
  • - mit einem ersten Kernquantenbit (CQUB1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Merkmale 40 bis 78 und
  • - mit mindestens einem zweiten Kernquantenbit (CQUB2) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Merkmale 40 bis 78.
  112. core-core quantum register ( CCQUREG )
  • - with a first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) according to one or more of the preceding features 40 to 78 and
  • - with at least one second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) according to one or more of the preceding features 40 to 78 .
• 113. Kern-Kern-Quantenregister (CCQUREG) nach dem vorhergehenden Merkmal 112
  • - wobei das Substrat (D) dem ersten Kernquantenbit (CQUB1) und dem zweiten Kernquantenbit (CQUB2) gemeinsam ist und
  • - wobei der Kernquantenpunkt (Cl) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) im Folgenden der erste Kernquantenpunkt (CI1) ist und
  • - wobei der Kernquantenpunkt (Cl) des zweiten Quantenbits (CQUB2) im Folgenden der zweite Kernquantenpunkt (CI2) ist und
  • - wobei die horizontale Leitung (LH) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) im Folgenden als erste horizontale Leitung (LH1) bezeichnet wird und
  • - wobei die horizontale Leitung (LH) des zweiten Kernquantenbits (CQUB2) die besagte erste horizontale Leitung (LH1) ist und
  • - wobei die vertikale Leitung (LV) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) im Folgenden als erste vertikale Leitung (LV1) bezeichnet wird und
  • - wobei die vertikale Leitung (LV) des zweiten Kernquantenbits (CQUB2) im Folgenden als zweite vertikale Leitung (LV2) bezeichnet wird.
  113. Core-core quantum register ( CCQUREG ) according to the previous feature 112
  • - where the substrate ( D. ) the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) is common and
  • - where the nuclear quantum dot (Cl) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) in the following the first nuclear quantum dot ( CI1 ) is and
  • - where the nuclear quantum dot (Cl) of the second quantum bit ( CQUB2 ) in the following the second nuclear quantum dot ( CI2 ) is and
  • - where the horizontal line ( LH ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) hereinafter as the first horizontal line ( LH1 ) is designated and
  • - where the horizontal line ( LH ) of the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) said first horizontal line ( LH1 ) is and
  • - where the vertical line ( LV ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) hereinafter referred to as the first vertical line ( LV1 ) is designated and
  • - where the vertical line ( LV ) of the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) hereinafter referred to as the second vertical line ( LV2 ) referred to as.
• 114. Kern-Kern-Quantenregister (CCQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 112 bis 113
  • - wobei das Magnetfeld des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) des zweiten Kernquantenbits (CQUB2) das Verhalten des ersten Kernquantenpunkts (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) zumindest zeitweise beeinflusst und/oder
  • - wobei das Magnetfeld des ersten Kernquantenpunkts (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) das Verhalten des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) des zweiten Kernquantenbits (CQUB2) zumindest zeitweise beeinflusst.
  114. Core-core quantum register ( CCQUREG ) according to one or more of the characteristics 112 to 113
  • - where the magnetic field of the second nuclear quantum dot ( CI2 ) of the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) the behavior of the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) at least temporarily influenced and / or
  • - where the magnetic field of the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) the behavior of the second nuclear quantum dot ( CI2 ) of the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) at least temporarily influenced.
• 115. Kern-Kern-Quantenregister (CCQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 112 bis 114
  • - wobei der räumliche Abstand (sp12) zwischen dem ersten Kernquantenpunkt (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) und dem zweiten Kernquantenpunkt (CI2) des zweiten Kernquantenbits (CQUB2) so klein ist,
  • - dass das Magnetfeld des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) des zweiten Kernquantenbits (CQUB2) das Verhalten des ersten Kernquantenpunkts (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) zumindest zeitweise beeinflusst, und/oder
  • - dass das Magnetfeld des ersten Kernquantenpunkts (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) das Verhalten des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) des zweiten Quantenbits (CQUB2) zumindest zeitweise beeinflusst.
  115. core-core quantum register ( CCQUREG ) according to one or more of the characteristics 112 to 114
  • - where the spatial distance ( sp12 ) between the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and the second nuclear quantum dot ( CI2 ) of the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) is so small
  • - that the magnetic field of the second nuclear quantum dot ( CI2 ) of the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) the behavior of the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) at least temporarily influenced, and / or
  • - that the magnetic field of the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) the behavior of the second nuclear quantum dot ( CI2 ) of the second quantum bit ( CQUB2 ) at least temporarily influenced.
• 116. Kern-Kern-Quantenregister (CCQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 112 bis 115
  • - wobei der vierte Abstand (sp12') zwischen dem ersten Kernquantenpunkt (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) und dem zweiten Kernquantenpunkt (CI2) des zweiten Kernquantenbits (CQUB2) weniger als 100pm und/oder weniger als50pm und/oder weniger als 30pm und/oder weniger als 20pm und/oder weniger als 10pm beträgt.
  116. core-core quantum register ( CCQUREG ) according to one or more of the characteristics 112 to 115
  • - where the fourth distance (sp12 ') between the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and the second nuclear quantum dot ( CI2 ) of the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) is less than 100pm and / or less than 50pm and / or less than 30pm and / or less than 20pm and / or less than 10pm.
• 117. Kern-Kern-Quantenregister (CCQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 112 bis 116
  • - wobei die Kernquantenbits des Kern-Kern-Quantenregisters (CCQUREG) in einem ein- oder zweidimensionalen Gitter angeordnet sind.
  117. core-core quantum register ( CCQUREG ) according to one or more of the characteristics 112 to 116
  • - where the core quantum bits of the core-core quantum register ( CCQUREG ) are arranged in a one- or two-dimensional grid.
• 118. Kern-Kern-Quantenregister (CCQUREG) nach Merkmal 117
  • - wobei die Kernquantenbits des Kern-Kern-Quantenregisters (CCQUREG) in einem ein- oder zweidimensionalen Gitter aus Elementarzellen von Anordnungen von einem oder mehreren Kernquantenbits mit einem zweiten Abstand (sp12) als Gitterkonstante für die jeweilige Elementarzelle angeordnet sind.
  118. core-core quantum register ( CCQUREG ) by feature 117
  • - where the core quantum bits of the core-core quantum register ( CCQUREG ) in a one- or two-dimensional lattice of unit cells of arrangements of one or more nuclear quantum bits with a second distance ( sp12 ) are arranged as a lattice constant for the respective unit cell.
• 119. Kern-Kern-Quantenregister (CCQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 112 bis 118
  • - wobei mindestens ein Kernquantenpunkt ein anderes Isotop aufweist als ein weiterer Kernquantenpunkt des Kern-Kern-Quantenregisters (CCQUREG).
  119. Core-core quantum register ( CCQUREG ) according to one or more of the characteristics 112 to 118
  • - where at least one nuclear quantum dot has a different isotope than another nuclear quantum dot of the core-core quantum register ( CCQUREG ).

KERN-ELEKLTRON-KERN-ELEKLTRON-QUANTENREGISTER (CECEQUREG) 120-124NUCLEAR ELECLTRON NUCLEAR ELECLTRON QUANTUM REGISTER (CECEQUREG) 120-124

• 120. Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG)
  • - mit einem ersten Kernquantenbit (CQUB1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Merkmale 40 bis 78 und
  • - mit mindestens einem zweiten Kernquantenbit (CQUB2) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Merkmale 40 bis 78 und
  • - mit einem ersten Quantenbit (QUB1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Merkmale 1 bis 39 und
  • - mit mindestens einem zweiten Quantenbit (QUB2) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Merkmale 1 bis 39.
  120th nucleus-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG)
  • - with a first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) according to one or more of the preceding features 40 to 78 and
  • - with at least one second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) according to one or more of the preceding features 40 to 78 and
  • - with a first quantum bit ( QUB1 ) according to one or more of the preceding features 1 to 39 and
  • - with at least one second quantum bit ( QUB2 ) according to one or more of the preceding features 1 to 39 .
• 121. Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) nach Merkmal 120
  • - wobei das erste Kernquantenbit (CQUB1) und das erste Quantenbit (QUB1) ein Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG), im Folgenden erstes Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG1) genannt, entsprechend einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 bilden und
  • - wobei das zweite Kernquantenbit (CQUB2) und das zweite Quantenbit (QUB2) ein Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG), im Folgenden zweites Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG2) genannt, entsprechend einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 bilden.
  121. Nuclear-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG) by feature 120
  • - where the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and the first quantum bit ( QUB1 ) a nucleus electron quantum register ( CEQUREG ), hereinafter referred to as the first nuclear electron quantum register (CEQUREG1), according to one or more of the characteristics 79 to 90 form and
  • - where the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) and the second quantum bit ( QUB2 ) a nucleus electron quantum register ( CEQUREG ), hereinafter referred to as the second nuclear electron quantum register (CEQUREG2), according to one or more of the characteristics 79 to 90 form.
• 122. Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) nach Merkmal 120
  • - wobei das erste Kernquantenbit (CQUB1) und das zweite Kernquantenbit (CQUB2) ein Kern-Kern-Quantenregister (CCQUREG) entsprechend einem oder mehreren der Merkmale 112 bis 117 bilden.
  122. Nuclear-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG) by feature 120
  • - where the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) a core-core quantum register ( CCQUREG ) according to one or more of the characteristics 112 to 117 form.
• 123. Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) nach Merkmal 120
  • - wobei das erste Quantenbit (QUB1) und das zweite Quantenbit (CQUB2) ein Elektron-Elektron-Quantenregister (QUREG) entsprechend einem oder mehreren der Merkmale 93 bis 103 bilden.
  123. Nuclear-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG) by feature 120
  • - where the first quantum bit ( QUB1 ) and the second quantum bit ( CQUB2 ) an electron-electron quantum register ( QUREG ) according to one or more of the characteristics 93 to 103 form.
• 124. Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) dadurch gekennzeichnet, dass es ein Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG) nach Merkmal 122 und nach Merkmal 123 ist.124. Core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) characterized in that there is a core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) according to feature 122 and by feature 123 is.

QUANTENPUNKT ARRAYSQUANTUM POINT ARRAYS

QUANTENPUNKTARRAY (QREG1D, QREG2D) 125-128QUANTUM POINT ARRAY ( QREG1D , QREG2D ) 125-128

• 125. Anordnung von Quantenpunkten (QREG1D, QREG2D)
  • - wobei die Quantenpunkte (NV11, NV12, NV13, NV21, NV22, NV23, NV31, NV32, NV33) in einem eindimensionalen Gitter (QREG1D) oder in einem zweidimensionalen Gitter (QREG2D) angeordnet sind.
  125. Arrangement of quantum dots ( QREG1D , QREG2D )
  • - where the quantum dots ( NV11 , NV12 , NV13 , NV21 , NV22 , NV23 , NV31 , NV32 , NV33 ) in a one-dimensional grid ( QREG1D ) or in a two-dimensional grid ( QREG2D ) are arranged.
• 126. Anordnung von Quantenpunkten (NV) nach dem vorhergehenden Merkmal,
  • - wobei der Abstand (sp12) zweier unmittelbar benachbarter Quantenpunkte der Quantenpunkte (NV11, NV12, NV13, NV21, NV22, NV23, NV31, NV32, NV33) kleiner ist als 100nm und/oder kleiner ist als 50nm und/oder kleiner ist als 30 nm und/oder kleiner ist als 20 nm und/oder kleiner ist als 10 nm.
  126. Arrangement of quantum dots ( NV ) according to the preceding feature,
  • - where the distance ( sp12 ) two immediately adjacent quantum dots of the quantum dots ( NV11 , NV12 , NV13 , NV21 , NV22 , NV23 , NV31 , NV32 , NV33 ) is smaller than 100nm and / or smaller than 50nm and / or is smaller than 30 nm and / or is smaller than 20 nm and / or is smaller than 10 nm.
• 127. Anordnung von Quantenpunkten (NV11, NV12, NV13, NV21, NV22, NV23, NV31, NV32, NV33) nach einem oder mehreren der beiden vorausgehenden Merkmale,
  • - wobei zumindest zwei Quantenpunkte der Quantenpunkte (NV11, NV12, NV13, NV21, NV22, NV23, NV31, NV32, NV33) jeweils für sich Teil genau eines Quantenbits nach einem oder mehreren der Merkmale 1 bis 13 sind.
  127. Arrangement of quantum dots ( NV11 , NV12 , NV13 , NV21 , NV22 , NV23 , NV31 , NV32 , NV33 ) according to one or more of the two preceding characteristics,
  • - where at least two quantum dots of the quantum dots ( NV11 , NV12 , NV13 , NV21 , NV22 , NV23 , NV31 , NV32 , NV33 ) each part of exactly one quantum bit according to one or more of the characteristics 1 to 13 are.
• 128. Anordnung von Quantenpunkten (NV11, NV12, NV13, NV21, NV22, NV23, NV31, NV32, NV33) nach einem oder mehreren der drei vorausgehenden Merkmale,
  • - wobei ein Quantenpunkt der Quantenpunkte (NV11, NV12, NV13, NV21, NV22, NV23, NV31, NV32, NV33) ein NV-Zentrum in Diamant ist.
  128. Arrangement of quantum dots ( NV11 , NV12 , NV13 , NV21 , NV22 , NV23 , NV31 , NV32 , NV33 ) according to one or more of the three preceding characteristics,
  • - where a quantum dot of the quantum dots ( NV11 , NV12 , NV13 , NV21 , NV22 , NV23 , NV31 , NV32 , NV33 ) is an NV center in diamond.

KERN-QUANTENPUNKTARRAY (CQREG1D, CQREG2D) 129-134NUCLEAR QUANTUM POINT ARRAY (CQREG1D, CQREG2D) 129-134

• 129. Anordnung von Kernquantenpunkten (CQREG1D, CQREG2D)
  • - wobei die Kernquantenpunkte (CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33) in einem eindimensionalen Gitter (CQREG1D) oder in einem zweidimensionalen Gitter (CQREG2D) angeordnet sind.
  129. Arrangement of nuclear quantum dots (CQREG1D, CQREG2D)
  • - where the nuclear quantum dots ( CI11 , CI12 , CI13 , CI21 , CI22 , CI23 , CI31 , CI32 , CI33 ) are arranged in a one-dimensional grid (CQREG1D) or in a two-dimensional grid (CQREG2D).
• 130. Anordnung von Kernquantenpunkten (Cl) nach Merkmal 129,
  • - wobei der Kernabstand (spl2') zweier unmittelbar benachbarter Kernquantenpunkte der Kernquantenpunkte (CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33) kleiner ist als 200pm und/oder kleiner 100pm und/oder kleiner ist als 50pm und/oder kleiner ist als 30pm und/oder kleiner ist als 20pm und/oder kleiner ist als 10pm.
  130. Arrangement of nuclear quantum dots (Cl) by feature 129 ,
  • - where the nuclear distance (spl2 ') between two immediately adjacent nuclear quantum dots of the nuclear quantum dots ( CI11 , CI12 , CI13 , CI21 , CI22 , CI23 , CI31 , CI32 , CI33 ) is less than 200pm and / or less than 100pm and / or is less than 50pm and / or is less than 30pm and / or is less than 20pm and / or is less than 10pm.
• 131. Anordnung von Kernquantenpunkten (CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33) nach einem oder mehreren der Merkmale 129 bis 130,
  • - wobei zumindest zwei Kernquantenpunkte der Kernquantenpunkte (CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33) jeweils für sich Teil genau eines Kernquantenbits nach einem oder mehreren der Merkmale 40 bis 78 sind.
  131. Arrangement of nuclear quantum dots ( CI11 , CI12 , CI13 , CI21 , CI22 , CI23 , CI31 , CI32 , CI33 ) according to one or more of the characteristics 129 to 130 ,
  • - where at least two nuclear quantum dots of the nuclear quantum dots ( CI11 , CI12 , CI13 , CI21 , CI22 , CI23 , CI31 , CI32 , CI33 ) each part of exactly one core quantum bit according to one or more of the characteristics 40 to 78 are.
• 132. Anordnung von Kernquantenpunkten (CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33) nach einem oder mehreren der Merkmale 129 bis 131,
  • - wobei ein Kernquantenpunkt der Kernquantenpunkte (CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33) ein Atomkern eines ¹³C-Isotops in Diamant als Substrat (D) ist.
  132. Arrangement of nuclear quantum dots ( CI11 , CI12 , CI13 , CI21 , CI22 , CI23 , CI31 , CI32 , CI33 ) according to one or more of the characteristics 129 to 131 ,
  • - where a nuclear quantum dot of the nuclear quantum dots ( CI11 , CI12 , CI13 , CI21 , CI22 , CI23 , CI31 , CI32 , CI33 ) an atomic nucleus of a ¹³ C isotope in diamond as a substrate ( D. ) is.
• 133. Anordnung von Kernquantenpunkten (CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33) nach einem oder mehreren der Merkmale 129 bis 132,
  • - wobei ein Kernquantenpunkt der Kernquantenpunkte (CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33) ein Atomkern eines ¹⁵N-lsotops in Diamant als Substrat (D) ist.
  133. Arrangement of nuclear quantum dots ( CI11 , CI12 , CI13 , CI21 , CI22 , CI23 , CI31 , CI32 , CI33 ) according to one or more of the characteristics 129 to 132 ,
  • - where a nuclear quantum dot of the nuclear quantum dots ( CI11 , CI12 , CI13 , CI21 , CI22 , CI23 , CI31 , CI32 , CI33 ) an atomic nucleus of a ¹⁵ N isotope in diamond as a substrate ( D. ) is.
• 134. Anordnung von Kernquantenpunkten (CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33) nach einem oder mehreren der Merkmale 129 bis 133,
  • - wobei ein Kernquantenpunkt der Kernquantenpunkte (CI11, CI12, CI13, CI21, CI22, CI23, CI31, CI32, CI33) ein Atomkern eines ¹⁴N-lsotops in Diamant als Substrat (D) ist.
  134. Arrangement of nuclear quantum dots ( CI11 , CI12 , CI13 , CI21 , CI22 , CI23 , CI31 , CI32 , CI33 ) according to one or more of the characteristics 129 to 133 ,
  • - where a nuclear quantum dot of the nuclear quantum dots ( CI11 , CI12 , CI13 , CI21 , CI22 , CI23 , CI31 , CI32 , CI33 ) an atomic nucleus of a ¹⁴ N isotope in diamond as a substrate ( D. ) is.

VORBEREITUNGS-OPERATIONENPREPARATION OPERATIONS

VERFAHREN ZUR FREQUENZBESTIMMUNG 135-139METHOD OF DETERMINING FREQUENCY 135-139

• 135. Verfahren
  • - zur Vorbereitung der Änderung der Quanteninformation eines ersten Quantenpunkts (NV1), insbesondere der Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV1), eines ersten Quantenbits (QUB1) nach einem oder mehreren der Merkmale 1 bis 39 in Abhängigkeit von der Quanteninformation dieses ersten Quantenpunkts (NV1), insbesondere des ersten Spins der ersten Elektronenkonfiguration des ersten Quantenpunkts (NV1), des ersten Quantenbits (QUB1) mit dem Schritt:
  • - Bestimmung der Energieverschiebung des ersten Quantenpunkts (NV1), insbesondere dessen ersten Elektronenkonfiguration, insbesondere wenn der Spin der ersten Elektronenkonfiguration Spin-up oder wenn der Spin der ersten Elektronenkonfiguration Spin-down ist, mittels eines ODMR Experiments durch Durchstimmen der Frequenz (f) und Bestimmung einer Elektronl-Elektronl-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW ).
  135. Procedure
  • - to prepare the change of the quantum information of a first quantum dot ( NV1 ), especially the electron configuration of the quantum dot ( NV1 ), a first quantum bit ( QUB1 ) according to one or more of the characteristics 1 to 39 depending on the quantum information of this first quantum dot ( NV1 ), especially of the first spin of the first electron configuration of the first quantum dot ( NV1 ), the first quantum bit ( QUB1 ) with the step:
  • - Determination of the energy shift of the first quantum dot ( NV1 ), in particular its first electron configuration, especially if the spin of the first electron configuration is spin-up or if the spin of the first electron configuration is spin-down, by means of an ODMR experiment by tuning the frequency (f) and determining an electron-electron-microwave resonance frequency ( f _MW ).
• 136. Verfahren
  • - zur Vorbereitung der Änderung der Quanteninformation eines ersten Quantenpunkts (NV1), insbesondere des Spins der Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV1) , eines ersten Quantenbits (QUB1) eines Quantenregisters (QUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 93 bis 103 in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines zweiten Quantenpunkts (NV2), insbesondere vom des zweiten Spin des der zweiten Elektronenkonfiguration des zweiten Quantenpunkts (NV2), eines zweiten Quantenbits (QUB2) dieses Quantenregisters (QUREG) mit dem Schritt:
  • - Bestimmung der Energieverschiebung des ersten Quantenpunkts (NV1), insbesondere dessen ersten Elektronenkonfiguration, insbesondere wenn der Spin der zweiten Elektronenkonfiguration Spin-up oder wenn der Spin der zweiten Elektronenkonfiguration Spin-down ist, mittels eines ODMR Experiments durch Durchstimmen der Frequenz (f) und Bestimmung einer Elektronl-Elektron2- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWEE ).
  136. Procedure
  • - to prepare the change of the quantum information of a first quantum dot ( NV1 ), especially the spin of the electron configuration of the quantum dot ( NV1 ), a first quantum bit ( QUB1 ) a quantum register ( QUREG ) according to one or more of the characteristics 93 to 103 depending on the quantum information of a second quantum dot ( NV2 ), in particular from the second spin of the second electron configuration of the second quantum dot ( NV2 ), a second quantum bit ( QUB2 ) of this quantum register ( QUREG ) with the step:
  • - Determination of the energy shift of the first quantum dot ( NV1 ), in particular its first electron configuration, in particular if the spin of the second electron configuration is spin-up or if the spin of the second electron configuration is spin-down, by means of an ODMR experiment by tuning the frequency (f) and determining an electron-electron2-microwave resonance frequency ( f _MWEE ).
• 137. Verfahren zur Vorbereitung der Änderung
  • - der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere des Spins seiner Elektronenkonfiguration, eines Quantenbits (QUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) mit dem Schritt:
  • - Bestimmung der Energieverschiebung des Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons, insbesondere wenn der Kernspin Spin up oder wenn der Kernspin Spin down ist, mittels eines ODMR Experiments durch Durchstimmen der Frequenz (f) und Bestimmung einer Kern-Elektron-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ).
  137. Procedure for preparing the change
  • - the quantum information of a quantum dot ( NV ), in particular the spin of its electron configuration, a quantum bit ( QUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 90 depending on the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) with the step:
  • - Determination of the energy shift of the quantum dot ( NV ), especially its electrons, especially when the nuclear spin is spin up or when the nuclear spin is spin down, by means of an ODMR experiment by tuning the frequency (f) and determining a nuclear-electron-microwave resonance frequency ( f _MWCE ).
• 138. Verfahren
  • - zur Vorbereitung der Änderung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere des Spins dessen Elektronenkonfiguration, eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) mit dem Schritt:
  • - Bestimmung der Energieverschiebung eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektronenkonfiguration, insbesondere wenn der Kernspin Spin up oder wenn der Kernspin Spin down ist, mittels eines ODMR Experiments durch Durchstimmen der Frequenz (f) und Bestimmung der Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenzen (f_RWEC).
  138. Procedure
  • - to prepare the change of the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 90 depending on the quantum information of a quantum dot ( NV ), in particular of the spin whose electron configuration, of a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) with the step:
  • - Determination of the energy shift of a quantum dot ( NV ), especially its electron configuration, especially when the nuclear spin is spin up or when the nuclear spin is spin down, using an ODMR experiment by tuning the frequency (f) and determining the electron-nuclear radio wave resonance frequencies (f _RWEC ).
• 139. Verfahren
  • - zur Vorbereitung der Änderung der Quanteninformation eines ersten Kernquantenpunkts (CI1), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines ersten Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Kern-Quantenregisters (CCQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 112 bis 117 in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines zweiten Kernquantenpunkts (CI2), insbesondere des Kernspins des zweiten Kernquantenpunks (Ci2), eines zweiten Kernquantenbits (CQUB2) dieses Kern-Kern-Quantenregisters (CCQUREG) mit dem Schritt:
  • - Bestimmung der Energieverschiebung eines ersten Kernquantenpunkts (CI1), insbesondere dessen ersten Kernspins, insbesondere wenn der zweite Kernspin des zweiten Kernquantenpunkts (CI2) Spin up oder wenn der zweite Kernspin Spin down ist, mittels eines ODMR Experiments durch Durchstimmen der Frequenz (f) und Bestimmung der Kern-Kern-Radiowellenresonanzfrequenzen (f_RWCC ).
  139. Procedure
  • - to prepare the change of the quantum information of a first nuclear quantum dot ( CI1 ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a first nuclear quantum bit ( CQUB ) of a core-core quantum register ( CCQUREG ) according to one or more of the characteristics 112 to 117 depending on the quantum information of a second nuclear quantum dot ( CI2 ), especially the nuclear spin of the second nuclear quantum dot ( Ci2 ), a second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) this core-core quantum register ( CCQUREG ) with the step:
  • - Determination of the energy shift of a first nuclear quantum dot ( CI1 ), in particular its first nuclear spin, especially if the second nuclear spin of the second nuclear quantum dot ( CI2 ) Spin up or if the second nuclear spin is spin down, by means of an ODMR experiment by tuning the frequency (f) and determining the nuclear-nuclear radio wave resonance frequencies ( f _RWCC ).

EINZEL-OPERATIONENINDIVIDUAL OPERATIONS

QUANTENBIT-RÜCKSETZVERFAHREN 140QUANTUM BIT RESET PROCEDURE 140

• 140. Verfahren zum Zurücksetzen eines Quantenpunkts (NV) eines Quantenbits (QUB) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 1 bis 39
  • - Bestrahlen zumindest eines Quantenpunkts (NV) der Quantenpunkte (NV1, NV2) mit Licht, das funktionsgleich zu einer Bestrahlung eines NV-Zentrums bei der Verwendung dieses NV-Zentrums als Quantenpunkte (NV) mit grünem Licht in Bezug auf die Wirkung dieser Bestrahlung auf den Quantenpunkt (NV) ist,
  • - wobei insbesondere der Verwendung eines NV-Zentrums (NV) als Quantenpunkt (NV) das grüne Licht eine Wellenlänge in einem Wellenlängenbereich von 400 nm bis 700 nm Wellenlänge und/oder 450 nm bis 650 nm und/oder 500 nm bis 550 nm und/oder 515 nm bis 540 nm, bevorzugt 532 nm Wellenlänge aufweist und
  • - wobei dieses funktionsgleiche Licht im Folgenden im Folgenden und in diesem Merkmal als „grünes Licht“ bezeichnet wird.
  140. Procedure for resetting a quantum dot ( NV ) of a quantum bit ( QUB ) according to one or more of the preceding characteristics 1 to 39
  • - irradiate at least one quantum dot ( NV ) of the quantum dots ( NV1 , NV2 ) with light that has the same function as irradiation of an NV center when this NV center is used as quantum dots ( NV ) with green light in relation to the effect of this irradiation on the quantum dot ( NV ) is
  • - whereby in particular the use of an NV center ( NV ) as a quantum dot ( NV ) the green light has a wavelength in a wavelength range of 400 nm to 700 nm wavelength and / or 450 nm to 650 nm and / or 500 nm to 550 nm and / or 515 nm to 540 nm, preferably 532 nm wavelength and
  • - whereby this functionally identical light is referred to below in the following and in this feature as “green light”.

KERN-ELEKTRON-QUANTENREGISTER-RÜCKSETZVERFAHREN 141-143CORE ELECTRON QUANTUM REGISTER RESET PROCEDURE 141-143

• 141. Verfahren zum Zurücksetzen eines Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 umfassend die Schritte
  • - zurücksetzen des Quantenpunkts (NV) des Quantenbits (QUB) des Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG), insbesondere nach einem Verfahren gemäß Merkmal 140;
  • - Änderung der Quanteninformation des Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, des Kernquantenbits (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) in Abhängigkeit von der Quanteninformation des Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons, des Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG).
  141. Procedure for resetting a nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 90 comprehensive the steps
  • - reset the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of the nuclear electron quantum register ( CEQUREG ), in particular according to a method according to feature 140 ;
  • - Change in the quantum information of the nuclear quantum dot ( CI ), especially of the nuclear spin of its atomic nucleus, the nuclear quantum bit ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) depending on the quantum information of the quantum dot ( NV ), especially its electron, the quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ).
• 142. Verfahren zum Zurücksetzen des Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) nach Merkmal 141
  • - wobei das Zurücksetzen des Quantenpunkts (NV) des Quantenbits (QUB) des Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) mit Hilfe eines Verfahrens nach Merkmal 140 erfolgt.
  142. Procedure for resetting the nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) by feature 141
  • - where resetting the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of the nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) using a method by feature 140 he follows.
• 143. Verfahren zum Zurücksetzen des Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) nach Merkmal 141 oder 142
  • - wobei die Änderung der Quanteninformation des Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, des Kernquantenbits (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) in Abhängigkeit von der Quanteninformation des Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons, des Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) mit Hilfe eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Merkmale 205 bis 214 erfolgt.
  143. Procedure for resetting the nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) by feature 141 or 142
  • - where the change in the quantum information of the nuclear quantum dot ( CI ), especially of the nuclear spin of its atomic nucleus, the nuclear quantum bit ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) depending on the quantum information of the quantum dot ( NV ), especially its electron, the quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) using a method according to one or more of the characteristics 205 to 214 he follows.

QUANTENBIT MANIPULATIONENQUANTUM BIT MANIPULATIONS

QUANTENBIT-MANIPULATIONSVERFAHREN 144-149QUANTUM BIT MANIPULATION METHODS 144-149

• 144. Verfahren zur Manipulation eines Quantenbits (QUB),
  • - wobei das Quantenbit (QUB) ein Quantenbit (QUB) nach einem oder mehreren der Merkmale 1 bis 39 ist, mit den Schritten
  • - zeitweises Bestromen der horizontalen Leitung (LH) mit einem horizontalen Strom (IH) mit einer horizontalen Stromkomponente, die mit einer Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW ) mit einer horizontalen Modulation moduliert ist;
  • - zeitweises Bestromen der vertikalen Leitung (LV) mit einem vertikalen Strom (IV) mit einer vertikalen Stromkomponente, die mit der Elektron-Elektron-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW ) mit einer vertikalen Modulation moduliert ist,
  144. Procedure for manipulating a quantum bit ( QUB ),
  • - where the quantum bit ( QUB ) a quantum bit ( QUB ) according to one or more of the characteristics 1 to 39 is, with the steps
  • - temporary energization of the horizontal line ( LH ) with a horizontal stream ( IH ) with a horizontal current component that corresponds to an electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MW ) is modulated with a horizontal modulation;
  • - temporary energization of the vertical line ( LV ) with a vertical stream ( IV ) with a vertical current component that corresponds to the electron-electron-microwave resonance frequency ( f _MW ) is modulated with a vertical modulation,
• 145. Verfahren nach Merkmal 144
  • - wobei die horizontale Modulation der horizontalen Stromkomponente um +/-90° gegenüber der vertikalen Modulation der vertikalen Stromkomponente zeitlich phasenverschoben ist.
  145. Procedure by feature 144
  • - the horizontal modulation of the horizontal current component being phase-shifted by +/- 90 ° with respect to the vertical modulation of the vertical current component.
• 146. Verfahren nach Merkmal 144 oder 145
  • - wobei die vertikale Stromkomponente mit einem vertikalen Strompuls mit einer Pulsdauer gepulst ist und
  • - wobei die horizontale Stromkomponente mit einem horizontalen Strompuls mit einer Pulsdauer gepulst ist
  146. Procedure by feature 144 or 145
  • - wherein the vertical current component is pulsed with a vertical current pulse with a pulse duration and
  • - The horizontal current component is pulsed with a horizontal current pulse with a pulse duration
• 147. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 144 bis 146
  • - wobei der vertikale Strompuls gegenüber dem horizontalen Strompuls um +/π/2 der Periode der Elektron-Elektron-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW ) phasenverschoben ist.
  147. Procedure according to one or more of the characteristics 144 to 146
  • - where the vertical current pulse compared to the horizontal current pulse by + / π / 2 of the period of the electron-electron-microwave resonance frequency ( f _MW ) is out of phase.
• 148. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 144 bis 147 wobei die zeitliche Pulsdauer des horizontalen Strompulses und des vertikalen Strompulses die Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard Gate) oder 3π/4 oder π (NOT-Gate) der Rabi-Oszillation des Quantenpunkts (NV) hat oder
  • - wobei die zeitliche Pulsdauer des horizontalen Strompulses und des vertikalen Strompulses die Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer der Rabi-Oszillation des Quantenpunkts (NV) hat.
  148. Procedure according to one or more of the characteristics 144 to 147 where the temporal pulse duration of the horizontal current pulse and the vertical current pulse is the pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard Gate) or 3π / 4 or π (NOT gate) of the Rabi oscillation of the quantum dot ( NV ) has or
  • - where the temporal pulse duration of the horizontal current pulse and the vertical current pulse is the pulse duration corresponding to a phase difference of an integral multiple of π / 4 of the period duration of the Rabi oscillation of the quantum dot ( NV ) Has.
• 149. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 144 bis 147
  • - - wobei der Strompuls eine Einschwingphase und eine Ausschwingphase besitzt und
  Wobei der Strompuls eine Amplitudenüllkurve besitzt und wobei die Pulsdauer sich auf den zeitlichen Abstand der Zeitpunkte der 70% Amplitude der Maximalamplitude der Amplitudenhüllkurve bezieht.149. Procedure according to one or more of the characteristics 144 to 147
  • - - where the current pulse has a settling phase and a settling phase and
  The current pulse has an amplitude envelope and the pulse duration relates to the time interval between the points in time of the 70% amplitude of the maximum amplitude of the amplitude envelope.

KERNQUANTENBIT-MANIPULATIONSVERFAHREN 150-154CORE QUANTUM BIT MANIPULATION PROCEDURE 150-154

• 150. Verfahren zur Manipulation eines Kernquantenbits (QUB),
  • - wobei des Kernquantenbit (CQUB) ein Kernquantenbit (CQUB) nach einem oder mehreren der Merkmale 40 bis 78 ist,
  mit den Schritten
  • - Bestromen der horizontalen Leitung (LH) des Kernquantenbits (CQUB) mit einem horizontalen Strom (IH) mit einer horizontalen Stromkomponente, die mit einer ersten Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWCC ) und/oder mit einer zweiten Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWCC2) als Modulationsfrequenz mit einer horizontalen Modulation moduliert ist;
  • - Bestromen der vertikalen Leitung (LV) des Kernquantenbits (CQUB) mit einem vertikalen Strom (IV) mit einer vertikalen Stromkomponente, die mit der Modulationsfrequenz mit einer vertikalen Modulation moduliert ist,
  • - wobei die horizontale Modulation der horizontalen Stromkomponente um +/-90° gegenüber der vertikalen Modulation der vertikalen Stromkomponente zeitlich phasenverschoben ist.
  150. Method for manipulating a nuclear quantum bit ( QUB ),
  • - where the nuclear quantum bit ( CQUB ) a nuclear quantum bit ( CQUB ) according to one or more of the characteristics 40 to 78 is
  with the steps
  • - energizing the horizontal line ( LH ) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) with a horizontal stream ( IH ) with a horizontal current component that coincides with a first core-core radio wave frequency ( f _RWCC ) and / or is modulated with a second core-core radio wave frequency (f _RWCC2 ) as the modulation frequency with a horizontal modulation;
  • - energizing the vertical line ( LV ) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) with a vertical stream ( IV ) with a vertical current component that is modulated with the modulation frequency with a vertical modulation,
  • - the horizontal modulation of the horizontal current component being phase-shifted by +/- 90 ° with respect to the vertical modulation of the vertical current component.
• 151. Verfahren nach Merkmal 150
  • - wobei die vertikale Stromkomponente mit einem vertikalen Strompuls mit einer Pulsdauer gepulst ist und
  • - wobei die horizontale Stromkomponente mit einem horizontalen Strompuls mit einer Pulsdauer gepulst ist
  151. Procedure by feature 150
  • - wherein the vertical current component is pulsed with a vertical current pulse with a pulse duration and
  • - The horizontal current component is pulsed with a horizontal current pulse with a pulse duration
• 152. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 150 bis 151
  • - wobei der vertikale Strompuls gegenüber dem horizontalen Strompuls um +/π/2 der Periode der ersten Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWCC ) bzw. um +/π/2 der Periode der zweiten Kern-Kern-Radiowellenfrequenz (f_RWCC2) phasenverschoben ist.
  152. Method according to one or more of the features 150 to 151
  • - where the vertical current pulse compared to the horizontal current pulse by + / π / 2 of the period of the first core-core radio wave frequency ( f _RWCC ) or by + / π / 2 of the period of the second core-core radio wave _frequency (f _RWCC2 ) is out of phase.
• 153. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 151 bis 152 wobei die zeitliche Pulsdauer des horizontalen Strompulses und des vertikalen Strompulses die Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (NOT-Gate) der Periodendauer der Rabi-Oszillation Kernquantenpunkts (Cl) des ersten Kernquantenbits (CQUB) hat oder
  • - wobei die zeitliche Pulsdauer des horizontalen Strompulses und des vertikalen Strompulses die Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer der Rabi-Oszillation Kernquantenpunkts (Cl) des ersten Kernquantenbits (CQUB) hat.
  153. Procedure according to one or more of the characteristics 151 to 152 where the temporal pulse duration of the horizontal current pulse and the vertical current pulse is the pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (NOT gate) of the period of the Rabi oscillation nuclear quantum dot (Cl) of the first nuclear quantum bit ( CQUB ) has or
  • - the temporal pulse duration of the horizontal current pulse and the vertical current pulse being the pulse duration corresponding to a phase difference of an integral multiple of π / 4 of the period duration of the Rabi oscillation nuclear quantum dot (Cl) of the first nuclear quantum bit ( CQUB ) Has.
• 154. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 151 bis 152
  • - wobei der Strompuls eine Einschwingphase und eine Ausschwingphase besitzt und
  • - wobei der Strompuls eine Amplitudenhüllkurve besitzt und
  • - wobei die Pulsdauer sich auf den zeitlichen Abstand der Zeitpunkte der 70% Amplitude der Maximalamplitude der Amplitudenhüllkurve bezieht.
  154. Procedure according to one or more of the characteristics 151 to 152
  • - The current pulse has a settling phase and a decay phase and
  • - The current pulse has an amplitude envelope and
  • - The pulse duration relates to the time interval between the points in time of the 70% amplitude of the maximum amplitude of the amplitude envelope.

QUANTENREGISTER EINZELOPERATIONEN 155 - 231QUANTUM REGISTER SINGLE OPERATIONS 155 - 231

SELEKTIVE MANIPULATIONSVERFAHREN FÜR EINZELNE QUNATENBITS IN QUANTENREGISTERN 155-122SELECTIVE MANIPULATION PROCEDURES FOR INDIVIDUAL QUNATE BITS IN QUANTUM REGISTERS 155-122

SELEKTIVES NV1 QUANTENBIT-ANSTEUERVERFAHREN 155-161SELECTIVE NV1 QUANTUM BIT CONTROL PROCEDURE 155-161

• 155. Verfahren zur selektiven Ansteuerung eines ersten Quantenbits (QUB1) eines Quantenregisters (QUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 93 bis 104 mit den Schritten
  • - zeitweises Bestromen der ersten horizontalen Leitung (LH1) des Quantenregisters (QUREG) mit einer ersten horizontalen Stromkomponente des ersten horizontalen Stromes (IH1), der mit einer ersten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH1 ) mit einer ersten horizontalen Modulation moduliert ist;
  • - zeitweises Bestromen der ersten vertikalen Leitung (LV1) des Quantenregisters (QUREG) mit einer ersten vertikalen Stromstromkomponente des ersten vertikalen Stromes (IV1) mit der ersten vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV1 ) mit einer ersten vertikalen Modulation moduliert ist,
  • - zusätzliches Bestromen der ersten horizontalen Leitung (LH1) mit einer ersten horizontalen Gleichstromkomponente (IHG1) des ersten horizontalen Stromes (IH1),
  • - wobei die erste horizontale Gleichstromkomponente (IHG1) einen ersten horizontalen Stromwert von 0A aufweisen kann;
  • - zusätzliches Bestromen der ersten vertikalen Leitung (LV1) mit einer ersten vertikalen Gleichstromkomponente (IVG1) des ersten vertikalen Stromes (IV1),
  • - wobei die erste vertikale Gleichstromkomponente (IVG1) einen ersten vertikalen Stromwert von 0A aufweisen kann;
  • - zusätzliches Bestromen der zweiten vertikalen Leitung (LV2) mit einer zweiten vertikalen Gleichstromkomponente (IVG2),
  • - wobei die zweite vertikale Gleichstromkomponente einen zweiten vertikalen Stromwert aufweist, der von dem ersten vertikalen Stromwert abweicht.
  155. Method for the selective control of a first quantum bit ( QUB1 ) a quantum register ( QUREG ) according to one or more of the characteristics 93 to 104 with the steps
  • - Temporary energization of the first horizontal line ( LH1 ) of the quantum register ( QUREG ) with a first horizontal flow component of the first horizontal flow ( IH1 ), which has a first horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH1 ) is modulated with a first horizontal modulation;
  • - Temporary energization of the first vertical line ( LV1 ) of the quantum register ( QUREG ) with a first vertical current component of the first vertical current ( IV1 ) with the first vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV1 ) is modulated with a first vertical modulation,
  • - additional energization of the first horizontal line ( LH1 ) with a first horizontal direct current component ( IHG1 ) of the first horizontal stream ( IH1 ),
  • - where the first horizontal direct current component ( IHG1 ) can have a first horizontal current value of 0A;
  • - additional energization of the first vertical line ( LV1 ) with a first vertical direct current component ( IVG1 ) of the first vertical stream ( IV1 ),
  • - where the first vertical direct current component ( IVG1 ) can have a first vertical current value of 0A;
  • - additional energization of the second vertical line ( LV2 ) with a second vertical direct current component ( IVG2 ),
  • - wherein the second vertical direct current component has a second vertical current value which deviates from the first vertical current value.
• 156. Verfahren nach Merkmal 155
  • - wobei das Verfahren nach Merkmal 155 zur Selektion des ersten Quantenbits (QUB1) oder des zweiten Quantenbits (QUB2) durch Verstimmung der der ersten vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV1 ) gegenüber der zweiten vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) benutzt wird.
  156. Procedure by feature 155
  • - The method according to feature 155 to select the first quantum bit ( QUB1 ) or the second quantum bit ( QUB2 ) by detuning the first vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV1 ) versus the second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV2 ) is used.
• 157. Verfahren nach dem Merkmal 155 oder 156
  • - wobei die erste horizontale Modulation um +/- π/2 der Periode der ersten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH1 ) gegenüber der ersten vertikalen Modulation phasenverschoben ist.
  157. Procedure according to the feature 155 or 156
  • - where the first horizontal modulation is +/- π / 2 the period of the first horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH1 ) is out of phase with the first vertical modulation.
• 158. Verfahren nach dem Merkmal 155 oder 157,
  • - wobei die erste vertikale Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV1 ) gleich der ersten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH1 ) ist.
  158. Procedure according to the feature 155 or 157 ,
  • - where the first vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV1 ) equal to the first horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH1 ) is.
• 159. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 155 bis 158
  • - wobei die erste vertikale Stromkomponente mit einem ersten vertikalen Strompuls mit einer ersten Pulsdauer gepulst ist und
  • - wobei die erste horizontale Stromkomponente mit einem ersten horizontalen Strompuls mit der ersten Pulsdauer gepulst ist
  159 . Method according to one or more of the features 155 to 158
  • - wherein the first vertical current component is pulsed with a first vertical current pulse with a first pulse duration and
  • - wherein the first horizontal current component is pulsed with a first horizontal current pulse with the first pulse duration
• 160. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 155 bis 159 und Merkmal 159
  • - wobei der erste vertikale Strompuls gegenüber dem ersten horizontalen Strompuls um +/- π/2 der Periode der ersten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH1 ) phasenverschoben ist.
  160. Procedure according to one or more of the characteristics 155 to 159 and feature 159
  • - where the first vertical current pulse compared to the first horizontal current pulse is +/- π / 2 of the period of the first horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH1 ) is out of phase.
• 161. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 155 bis 160
  • - wobei die erste zeitliche Pulsdauer eine erste Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (NOT-Gate) der Rabi-Oszillation des ersten Quantenpunkts (NV1) hat und/oder
  • - wobei die erste zeitliche Pulsdauer eine erste Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer der Rabi-Oszillation des ersten Quantenpunkts (NV1) hat.
  161. Procedure according to one or more of the characteristics 155 to 160
  • - where the first temporal pulse duration is a first pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (NOT gate) of the Rabi oscillation of the first quantum dot ( NV1 ) has and / or
  • - where the first temporal pulse duration has a first pulse duration corresponding to a phase difference of an integral multiple of π / 4 of the period duration of the Rabi oscillation of the first quantum dot ( NV1 ) Has.

SELEKTIVES NV2 SEP. LH2 LTG QUANTENREGISTER-ANSTEUERVERFAHREN 162-168SELECTIVE NV2 SEP. LH2 LTG QUANTUM REGISTER CONTROL PROCEDURE 162-168

• 162. Verfahren zur unterschiedlichen Ansteuerung eines ersten Quantenbits (QUB1) und eines zweiten Quantenbits (QUB2) eines Quantenregisters (QUREG) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 155 bis 161 mit den zusätzlichen Schritten
  • - zusätzliches Bestromen der zweiten horizontalen Leitung (LH2) mit einer zweiten horizontalen Stromkomponente des zweiten horizontalen Stromes (IH2), der mit einer zweiten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH2 ) mit einer zweiten horizontalen Modulation moduliert ist,
  • - zusätzliches Bestromen der zweiten vertikalen Leitung (LV2) mit einer zweiten vertikalen Stromkomponente des zweiten vertikalen Stromes (IV2), der mit einer zweiten vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) mit einer zweiten vertikalen Modulation moduliert ist.
  162. Method for different control of a first quantum bit ( QUB1 ) and a second quantum bit ( QUB2 ) a quantum register ( QUREG ) according to one or more of the preceding characteristics 155 to 161 with the additional steps
  • - additional energization of the second horizontal line ( LH2 ) with a second horizontal flow component of the second horizontal flow ( IH2 ), which has a second horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH2 ) is modulated with a second horizontal modulation,
  • - additional energization of the second vertical line ( LV2 ) with a second vertical current component of the second vertical current ( IV2 ), which has a second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV2 ) is modulated with a second vertical modulation.
• 163. Verfahren nach dem Merkmal 162
  • - wobei die zweite horizontale Modulation um +/- π/2 der Periode der zweiten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH2 ) gegenüber der zweiten vertikalen Modulation phasenverschoben ist.
  163. Procedure according to the feature 162
  • - where the second horizontal modulation is +/- π / 2 the period of the second horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH2 ) is out of phase with the second vertical modulation.
• 164. Verfahren nach dem Merkmal 162 bis 163
  • - wobei die zweite vertikale Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) gleich der zweiten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH2 ) ist.
  164. Procedure according to the feature 162 to 163
  • - where the second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV2 ) equal to the second horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH2 ) is.
• 165. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 162 bis 164
  • - wobei die zweite vertikale Stromkomponente mit einem zweiten vertikalen Strompuls mit einer zweiten Pulsdauer gepulst ist und
  • - wobei die erste horizontale Stromkomponente mit einem zweiten horizontalen Strompuls mit der zweiten Pulsdauer gepulst ist
  165. Procedure according to one or more of the characteristics 162 to 164
  • - wherein the second vertical current component is pulsed with a second vertical current pulse with a second pulse duration and
  • - wherein the first horizontal current component is pulsed with a second horizontal current pulse with the second pulse duration
• 166. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 162 bis 165 und Merkmal 165
  • - wobei der zweite vertikale Strompuls gegenüber dem zweiten horizontalen Strompuls um +/- π/2 der Periode der zweiten vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) phasenverschoben ist.
  166. Procedure according to one or more of the characteristics 162 to 165 and feature 165
  • - where the second vertical current pulse is +/- π / 2 of the period of the second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency compared to the second horizontal current pulse ( f _MWV2 ) is out of phase.
• 167. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 165 bis 166
  • - wobei das Quantenregister (QUREG) mehr als zwei Quantenbits umfasst und
  167. Procedure according to one or more of the characteristics 165 to 166
  • - where the quantum register ( QUREG ) comprises more than two quantum bits and
• 168. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 165 bis 167
  • - wobei die zweite zeitliche Pulsdauer eine zweite Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamar-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) der Rabi-Oszillation des zweiten Quantenpunkts (NV2) hat und/oder
  • - wobei die zweite zeitliche Pulsdauer eine zweite Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer der Rabi-Oszillation des zweiten Quantenpunkts (NV2) hat.
  168. Procedure according to one or more of the characteristics 165 to 167
  • - the second temporal pulse duration being a second pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamar gate) or 3π / 4 or π (not gate) of the Rabi oscillation of the second quantum dot ( NV2 ) has and / or
  • - where the second temporal pulse duration is a second pulse duration corresponding to a phase difference of an integral multiple of π / 4 of the period duration of the Rabi oscillation of the second quantum dot ( NV2 ) Has.

SELEKTIVES NV2 GEM. LV1 QUANTENREGISTER-ANSTEUERVERFAHREN 169-174SELECTIVE NV2 GEM. LV1 QUANTUM REGISTER DRIVE PROCEDURE 169-174

• 169. Verfahren zur unterschiedlichen Ansteuerung eines ersten Quantenbits (QUB1) und eines zweiten Quantenbits (QUB2) eines Quantenregisters (QUREG) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 155 bis 161 mit den zusätzlichen Schritten
  • - zusätzliches Bestromen der zweiten horizontalen Leitung (LH2) mit einer zweiten horizontalen Stromkomponente des zweiten horizontalen Stromes (IH2), der mit einer zweiten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH2 ) mit einer zweiten horizontalen Modulation moduliert ist,
  • - zusätzliches Bestromen der ersten vertikalen Leitung (LV1) mit einer zweiten vertikalen Stromkomponente des ersten vertikalen Stromes (IV1), der mit einer zweiten vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) mit einer zweiten vertikalen Modulation moduliert ist.
  169. Method for different control of a first quantum bit ( QUB1 ) and a second quantum bit ( QUB2 ) a quantum register ( QUREG ) according to one or more of the preceding characteristics 155 to 161 with the additional steps
  • - additional energization of the second horizontal line ( LH2 ) with a second horizontal flow component of the second horizontal flow ( IH2 ), which has a second horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH2 ) is modulated with a second horizontal modulation,
  • - additional energization of the first vertical line ( LV1 ) with a second vertical current component of the first vertical current ( IV1 ), which has a second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV2 ) is modulated with a second vertical modulation.
• 170. Verfahren nach dem Merkmal 169
  • - wobei die zweite horizontale Modulation um +/- π/2 der Periode der zweiten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH2 ) gegenüber der zweiten vertikalen Modulation phasenverschoben ist.
  170. Procedure according to the feature 169
  • - where the second horizontal modulation is +/- π / 2 the period of the second horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH2 ) is out of phase with the second vertical modulation.
• 171. Verfahren nach dem Merkmal 169, und 169
  • - wobei die zweite vertikale Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) gleich der zweiten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH2 ) ist.
  171. Procedure according to the feature 169 , and 169
  • - where the second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV2 ) equal to the second horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH2 ) is.
• 172. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 169 bis 171
  • - wobei die zweite vertikale Stromkomponente mit einem zweiten vertikalen Strompuls mit einer zweiten Pulsdauer gepulst ist und
  • - wobei die erste horizontale Stromkomponente mit einem zweiten horizontalen Strompuls mit der zweiten Pulsdauer gepulst ist
  172. Method according to one or more of the characteristics 169 to 171
  • - wherein the second vertical current component is pulsed with a second vertical current pulse with a second pulse duration and
  • - wherein the first horizontal current component is pulsed with a second horizontal current pulse with the second pulse duration
• 173. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 169 bis 172 und Merkmal 172
  • - wobei der zweite vertikale Strompuls gegenüber dem zweiten horizontalen Strompuls um +/- π/2 der Periode der zweiten vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) phasenverschoben ist.
  173. Procedure according to one or more of the characteristics 169 to 172 and feature 172
  • - where the second vertical current pulse is +/- π / 2 of the period of the second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency compared to the second horizontal current pulse ( f _MWV2 ) is out of phase.
• 174. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 172 bis 173
  • - wobei die zweite zeitliche Pulsdauer eine zweite Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamerd-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) der Rabi-Oszillation des zweiten Quantenpunkts (NV2) hat und/oder
  • - wobei die zweite zeitliche Pulsdauer eine zweite Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer der Rabi-Oszillation des zweiten Quantenpunkts (NV2) hat.
  174. Procedure according to one or more of the characteristics 172 to 173
  • - the second temporal pulse duration being a second pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamerd gate) or 3π / 4 or π (not gate) of the Rabi oscillation of the second quantum dot ( NV2 ) has and / or
  • - where the second temporal pulse duration is a second pulse duration corresponding to a phase difference of an integral multiple of π / 4 of the period duration of the Rabi oscillation of the second quantum dot ( NV2 ) Has.

SELEKTIVES NV2 GEM. LH1 LTG QUANTENREGISTER-ANSTEUERVERFAHREN 175-180SELECTIVE NV2 GEM. LH1 LTG QUANTUM REGISTER CONTROL PROCESS 175-180

• 175. Verfahren zur unterschiedlichen Ansteuerung eines ersten Quantenbits (QUB1) und eines zweiten Quantenbits (QUB2) eines Quantenregisters (QUREG) nach einem oder mehreren der vorausgehenden Merkmale 155 bis 161 mit den zusätzlichen Schritten
  • - zusätzliches Bestromen der ersten horizontalen Leitung (LH1) mit einer zweiten horizontalen Stromkomponente des ersten horizontalen Stromes (IH1), der mit einer zweiten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH2 ) mit einer zweiten horizontalen Modulation moduliert ist,
  • - zusätzliches Bestromen der zweiten vertikalen Leitung (LV2) mit einer zweiten vertikalen Stromkomponente des zweiten vertikalen Stromes (IV2), der mit einer zweiten vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) mit einer zweiten vertikalen Modulation moduliert ist.
  175. Method for different control of a first quantum bit ( QUB1 ) and a second quantum bit ( QUB2 ) a quantum register ( QUREG ) according to one or more of the preceding characteristics 155 to 161 with the additional steps
  • - additional energization of the first horizontal line ( LH1 ) with a second horizontal flow component of the first horizontal flow ( IH1 ), which has a second horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH2 ) is modulated with a second horizontal modulation,
  • - additional energization of the second vertical line ( LV2 ) with a second vertical current component of the second vertical current ( IV2 ), which has a second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV2 ) is modulated with a second vertical modulation.
• 176. Verfahren nach dem Merkmal 175
  • - wobei die zweite horizontale Modulation um +/- 90° gegenüber der zweiten vertikalen Modulation phasenverschoben ist.
  176. Procedure according to the feature 175
  • - the second horizontal modulation being phase shifted by +/- 90 ° with respect to the second vertical modulation.
• 177. Verfahren nach dem Merkmal 175 bis 176,
  • - wobei die zweite vertikale Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) gleich der zweiten horizontalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWH2 ) ist.
  177. Procedure according to the characteristic 175 to 176 ,
  • - where the second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV2 ) equal to the second horizontal electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWH2 ) is.
• 178. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 175 bis 177
  • - wobei die zweite vertikale Stromkomponente mit einem zweiten vertikalen Strompuls mit einer zweiten Pulsdauer gepulst ist und
  • - wobei die erste horizontale Stromkomponente mit einem zweiten horizontalen Strompuls mit der zweiten Pulsdauer gepulst ist
  178. Procedure according to one or more of the characteristics 175 to 177
  • - wherein the second vertical current component is pulsed with a second vertical current pulse with a second pulse duration and
  • - wherein the first horizontal current component is pulsed with a second horizontal current pulse with the second pulse duration
• 179. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 175 bis 178 und Merkmal 178
  • - wobei der zweite vertikale Strompuls gegenüber dem zweiten horizontalen Strompuls um +/- π/2 der Periode der zweiten vertikalen Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV2 ) phasenverschoben ist.
  179. Procedure according to one or more of the characteristics 175 to 178 and feature 178
  • - where the second vertical current pulse is +/- π / 2 of the period of the second vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency compared to the second horizontal current pulse ( f _MWV2 ) is out of phase.
• 180. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 178 bis 179
  • - wobei die zweite zeitliche Pulsdauer eine zweite Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) der Rabi-Oszillation des zweiten Quantenpunkts (NV2) hat und/oder
  • - wobei die zweite zeitliche Pulsdauer eine zweite Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer der Rabi-Oszillation des zweiten Quantenpunkts (NV2) hat.
  180. Method according to one or more of the characteristics 178 to 179
  • - the second temporal pulse duration being a second pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (emergency gate) of the Rabi oscillation of the second quantum dot ( NV2 ) has and / or
  • - where the second temporal pulse duration is a second pulse duration corresponding to a phase difference of an integral multiple of π / 4 of the period duration of the Rabi oscillation of the second quantum dot ( NV2 ) Has.

ELEKTRON1-ELEKTRON2-AUSTAUSCH-OPERATION 181-197ELEKTRON1-ELEKTRON2-EXCHANGE OPERATION 181-197

NICHT-SELEKTIVES NV1 NV2 QUANTENBIT-KOPPLUNGSVERFAHREN 181-195NON-SELECTIVE NV1 NV2 QUANTUM BIT COUPLING METHOD 181-195

• 181. Verfahren zur Ansteuerung des Paares aus einem ersten Quantenbit (QUB1) und einem zweiten Quantenbit (QUB2) eines Quantenregisters (QUREG) dieses Quantenregisters (QUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 93 bis 104, mit den Schritten
  • - zeitweises Bestromen der ersten horizontalen Leitung (LH1) des Quantenregisters (QUREG) mit einer ersten horizontalen Stromkomponente des ersten horizontalen Stromes (IH1), die mit einer ersten horizontalen Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWHEE1 ) mit einer ersten horizontalen Modulation moduliert ist;
  • - zeitweises Bestromen der ersten vertikalen Leitung (LV1) des Quantenregisters (QUREG) mit einer ersten vertikalen Stromstromkomponente des ersten vertikalen Stromes (IV1), die mit einer ersten vertikalen Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWVEE1 ) mit einer ersten vertikalen Modulation moduliert ist;
  • - zeitweises Bestromen der zweiten horizontalen Leitung (LH2) des Quantenregisters (QUREG) mit einer zweiten horizontalen Stromkomponente des zweiten horizontalen Stromes (IH2), die mit der ersten horizontalen Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWHEE1 ) mit der zweiten horizontalen Modulation moduliert ist;
  • - zeitweises Bestromen der zweiten vertikalen Leitung (LV2) des Quantenregisters (QUREG) mit einer zweiten vertikalen Stromstromkomponente des zweiten vertikalen Stromes (IV2), die mit der ersten vertikalen Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWVEE1 ) mit der zweiten vertikalen Modulation moduliert ist
  • - wobei die zweite horizontale Leitung (LH2) gleich der ersten horizontalen Leitung (LH1) sein kann und wobei dann der zweite horizontale Strom (IH2) gleich dem ersten horizontalen Strom (IH1) ist und wobei dann der zweite horizontale Strom (IH2) mit der Einspeisung des ersten horizontalen Stromes (IH1) bereits eingespeist ist und
  • - wobei die zweite vertikale Leitung (LV2) gleich der ersten vertikalen Leitung (LV2) sein kann und wobei dann der zweite vertikale Strom (IV2) gleich dem ersten vertikalen Strom (IV1) ist und wobei dann der zweite vertikale Strom (IV2) mit der Einspeisung des ersten vertikalen Stromes (IV1) bereits eingespeist ist.
  181. Method for controlling the pair from a first quantum bit ( QUB1 ) and a second quantum bit ( QUB2 ) a quantum register ( QUREG ) of this quantum register ( QUREG ) according to one or more of the characteristics 93 to 104 , with the steps
  • - temporary energization of the first horizontal line ( LH1 ) of the quantum register ( QUREG ) with a first horizontal flow component of the first horizontal flow ( IH1 ), which have a first horizontal electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWHEE1 ) is modulated with a first horizontal modulation;
  • - Temporary energization of the first vertical line ( LV1 ) of the quantum register ( QUREG ) with a first vertical current component of the first vertical current ( IV1 ), which have a first vertical electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWVEE1 ) is modulated with a first vertical modulation;
  • - temporary energization of the second horizontal line ( LH2 ) of the quantum register ( QUREG ) with a second horizontal flow component of the second horizontal flow ( IH2 ) with the first horizontal electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWHEE1 ) is modulated with the second horizontal modulation;
  • - temporary energization of the second vertical line ( LV2 ) of the quantum register ( QUREG ) with a second vertical current component of the second vertical current ( IV2 ) with the first vertical electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWVEE1 ) is modulated with the second vertical modulation
  • - where the second horizontal line ( LH2 ) equal to the first horizontal line ( LH1 ) and where then the second horizontal stream ( IH2 ) equal to the first horizontal stream ( IH1 ) and where then the second horizontal stream ( IH2 ) with the infeed of the first horizontal stream ( IH1 ) is already fed in and
  • - where the second vertical line ( LV2 ) equal to the first vertical line ( LV2 ) and where then the second vertical stream ( IV2 ) equal to the first vertical stream ( IV1 ) and where then the second vertical stream ( IV2 ) with the infeed of the first vertical stream ( IV1 ) is already fed in.
• 182. Verfahren nach Merkmal 181
  • - wobei die erste horizontale Modulation um +/- π/2 der Periode der ersten horizontalen Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWHEE1 ) gegenüber der ersten vertikalen Modulation phasenverschoben ist und
  • - wobei die zweite horizontale Modulation um +/- π/2 der Periode der zweiten horizontalen Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWHEE2 ) gegenüber der zweiten vertikalen Modulation phasenverschoben ist.
  182. Procedure by feature 181
  • - where the first horizontal modulation is +/- π / 2 the period of the first horizontal electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWHEE1 ) is out of phase with the first vertical modulation and
  • - where the second horizontal modulation is +/- π / 2 the period of the second horizontal electron1-electron2-microwave resonance frequency ( f _MWHEE2 ) is out of phase with the second vertical modulation.
• 183. Verfahren nach Merkmal 181
  • - zusätzliches Bestromen der ersten horizontalen Leitung (LH1) mit einer ersten horizontalen Gleichstromkomponente (IHG1) des ersten horizontalen Stromes (IH1),
  • - wobei die erste horizontale Gleichstromkomponente (IHG1) einen ersten horizontalen Stromwert besitzt;
  • - wobei die erste horizontale Gleichstromkomponente (IHG1) einen ersten horizontalen Stromwert von 0A aufweisen kann;
  • - zusätzliches Bestromen der ersten vertikalen Leitung (LV1) mit einer ersten vertikalen Gleichstromkomponente (IVG1) des ersten vertikalen Stromes (IV1),
  • - wobei die erste vertikale Gleichstromkomponente (IVG1) einen ersten vertikalen Stromwert besitzt;
  • - wobei die erste vertikale Gleichstromkomponente (IVG1) einen ersten vertikalen Stromwert von 0A aufweisen kann;
  • - zusätzliches Bestromen der zweiten horizontalen Leitung (LH2) mit einer zweiten horizontalen Gleichstromkomponente (IHG2) des zweiten horizontalen Stromes (IH2),
  • - wobei die zweite horizontale Gleichstromkomponente (IHG2) einen zweiten horizontalen Stromwert besitzt;
  • - wobei die zweite horizontale Gleichstromkomponente (IHG2) einen zweiten horizontalen Stromwert von 0A aufweisen kann;
  • - zusätzliches Bestromen der zweiten vertikalen Leitung (LV2) mit einer zweiten vertikalen Gleichstromkomponente (IVG2) des zweiten vertikalen Stromes (IV2),
  • - wobei die zweite vertikale Gleichstromkomponente (IVG2) einen zweiten vertikalen Stromwert besitzt;
  • - wobei die zweite vertikale Gleichstromkomponente (IVG2) einen ersten vertikalen Stromwert von 0A aufweisen kann;
  183. Procedure by feature 181
  • - additional energization of the first horizontal line ( LH1 ) with a first horizontal direct current component ( IHG1 ) of the first horizontal stream ( IH1 ),
  • - where the first horizontal direct current component ( IHG1 ) has a first horizontal current value;
  • - where the first horizontal direct current component ( IHG1 ) can have a first horizontal current value of 0A;
  • - additional energization of the first vertical line ( LV1 ) with a first vertical direct current component ( IVG1 ) of the first vertical stream ( IV1 ),
  • - where the first vertical direct current component ( IVG1 ) has a first vertical current value;
  • - where the first vertical direct current component ( IVG1 ) can have a first vertical current value of 0A;
  • - additional energization of the second horizontal line ( LH2 ) with a second horizontal direct current component ( IHG2 ) of the second horizontal stream ( IH2 ),
  • - where the second horizontal direct current component ( IHG2 ) has a second horizontal current value;
  • - where the second horizontal direct current component ( IHG2 ) can have a second horizontal current value of 0A;
  • - additional energization of the second vertical line ( LV2 ) with a second vertical direct current component ( IVG2 ) of the second vertical stream ( IV2 ),
  • - where the second vertical direct current component ( IVG2 ) has a second vertical current value;
  • - where the second vertical direct current component ( IVG2 ) can have a first vertical current value of 0A;
• 184. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 181 bis 182
  • - wobei der erste horizontale Stromwert gleich dem zweiten horizontalen Stromwert ist.
  184. Procedure according to one or more of the characteristics 181 to 182
  • - wherein the first horizontal current value is equal to the second horizontal current value.
• 185. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 181 bis 184
  • - wobei der erste vertikale Stromwert gleich dem zweiten vertikalen Stromwert ist.
  185. Procedure according to one or more of the characteristics 181 to 184
  • - wherein the first vertical current value is equal to the second vertical current value.
• 186. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 181 bis 185
  • - wobei die erste vertikale Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWV1 ) gleich der ersten horizontalen Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWHEE1 ) ist.
  186. Procedure according to one or more of the characteristics 181 to 185
  • - where the first vertical electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MWV1 ) equal to the first horizontal electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWHEE1 ) is.
• 187. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 181 bis 186
  • - wobei die erste vertikale Stromkomponente mit einem ersten vertikalen Strompuls mit einer ersten Pulsdauer gepulst ist und
  • - wobei die erste horizontale Stromkomponente mit einem ersten horizontalen Strompuls mit der ersten Pulsdauer gepulst ist
  187. Procedure according to one or more of the characteristics 181 to 186
  • - wherein the first vertical current component is pulsed with a first vertical current pulse with a first pulse duration and
  • - wherein the first horizontal current component is pulsed with a first horizontal current pulse with the first pulse duration
• 188. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 181 bis 187
  • - wobei die zweite vertikale Stromkomponente mit einem zweiten vertikalen Strompuls mit einer zweiten Pulsdauer gepulst ist und
  • - wobei die zweite horizontale Stromkomponente mit einem zweiten horizontalen Strompuls mit der zweiten Pulsdauer gepulst ist.
  188. Method according to one or more of the characteristics 181 to 187
  • - wherein the second vertical current component is pulsed with a second vertical current pulse with a second pulse duration and
  • - wherein the second horizontal current component is pulsed with a second horizontal current pulse with the second pulse duration.
• 189. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 181 bis 188
  • - wobei die erste vertikale Stromkomponente mit einem ersten vertikalen Strompuls mit einer ersten Pulsdauer gepulst ist und
  • - wobei die erste horizontale Stromkomponente mit einem ersten horizontalen Strompuls mit der ersten Pulsdauer gepulst ist
  189. Method according to one or more of the characteristics 181 to 188
  • - wherein the first vertical current component is pulsed with a first vertical current pulse with a first pulse duration and
  • - wherein the first horizontal current component is pulsed with a first horizontal current pulse with the first pulse duration
• 190. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 181 bis 189
  • - wobei die zweite vertikale Stromkomponente mit einem zweiten vertikalen Strompuls mit einer zweiten Pulsdauer gepulst ist und
  • - wobei die zweite horizontale Stromkomponente mit einem zweiten horizontalen Strompuls mit der zweiten Pulsdauer gepulst ist
  190. Method according to one or more of the features 181 to 189
  • - wherein the second vertical current component is pulsed with a second vertical current pulse with a second pulse duration and
  • - wherein the second horizontal current component is pulsed with a second horizontal current pulse with the second pulse duration
• 191. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 181 bis 190 und Merkmal 189
  • - wobei der erste vertikale Strompuls gegenüber dem ersten horizontalen Strompuls um +/- π/2 der Periode der ersten Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWHEE1 ) phasenverschoben ist.
  191. Procedure according to one or more of the characteristics 181 to 190 and feature 189
  • - where the first vertical current pulse is +/- π / 2 of the period of the first electron1-electron2 microwave resonance frequency compared to the first horizontal current pulse ( f _MWHEE1 ) is out of phase.
• 192. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 181 bis 191 und Merkmal 190
  • - wobei der zweite vertikale Strompuls gegenüber dem zweiten horizontalen Strompuls um +/- π/2 der Periode der zweiten Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWHEE2 ) phasenverschoben ist.
  192. Procedure according to one or more of the characteristics 181 to 191 and feature 190
  • - where the second vertical current pulse compared to the second horizontal current pulse by +/- π / 2 of the period of the second electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWHEE2 ) is out of phase.
• 193. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 181 bis 192
  • - wobei die erste zeitliche Pulsdauer eine erste Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) der Rabi-Oszillation des Quantenpunktpaares aus dem ersten Quantenpunkt (NV1) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) hat und/oder
  • - wobei die erste zeitliche Pulsdauer eine erste Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer der Rabi-Oszillation des Quantenpunktpaares aus dem ersten Quantenpunkt (NV1) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) hat.
  193. Procedure according to one or more of the characteristics 181 to 192
  • - the first temporal pulse duration being a first pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) of the Rabi oscillation of the quantum dot pair from the first quantum dot ( NV1 ) and the second quantum dot ( NV2 ) has and / or
  • - where the first temporal pulse duration is a first pulse duration corresponding to a phase difference of an integral multiple of π / 4 of the period duration of the Rabi oscillation of the quantum dot pair from the first quantum dot ( NV1 ) and the second quantum dot ( NV2 ) Has.
• 194. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 181 bis 191
  • - wobei die zweite zeitliche Pulsdauer eine zweite Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (not-Gate)der Rabi-Oszillation des Quantenpunktpaares aus dem ersten Quantenpunkt (NV1) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) hat und/oder
  • - wobei die zweite zeitliche Pulsdauer eine zweite Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer der Rabi-Oszillation des Quantenpunktpaares aus dem ersten Quantenpunkt (NV1) und dem zweiten Quantenpunkt (NV2) hat.
  194. Procedure according to one or more of the characteristics 181 to 191
  • - the second temporal pulse duration being a second pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) of the Rabi oscillation of the quantum dot pair from the first quantum dot ( NV1 ) and the second quantum dot ( NV2 ) has and / or
  • - the second temporal pulse duration being a second pulse duration corresponding to a phase difference of an integer multiple of π / 4 of the period duration of the Rabi oscillation of the quantum dot pair from the first quantum dot ( NV1 ) and the second quantum dot ( NV2 ) Has.
• 195. Verfahren nach Merkmal 191 und 194
  • - wobei die erste zeitliche Pulsdauer gleich der zweiten zeitlichen Pulsdauer ist.
  195. Procedure by feature 191 and 194
  • - The first temporal pulse duration being equal to the second temporal pulse duration.

SELEKTIVES NV1 NV2 QUANTENBIT-KOPPLUNGSVERFAHREN 196-197SELECTIVE NV1 NV2 QUANTUM BIT COUPLING METHOD 196-197

• 196. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 181 bis195 zur Ansteuerung des Paares aus einem ersten Quantenbit (QUB1) und einem zweiten Quantenbit (QUB2) eines Quantenregisters (QUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 93 bis 104
  • - wobei die Ansteuerung selektiv gegenüber weiteren Quantenbits (QUBj) dieses Quantenregisters (QUREG) ist,
  mit den Schritten
  • - zusätzliches Bestromen der ersten horizontalen Leitung (LH1) mit einer ersten horizontalen Gleichstromkomponente (IHG1) des ersten horizontalen Stromes (IH1),
  • - wobei die erste horizontale Gleichstromkomponente (IHG1) einen ersten horizontalen Stromwert besitzt;
  • - wobei die erste horizontale Gleichstromkomponente (IHG1) einen ersten horizontalen Stromwert von 0A aufweisen kann;
  • - zusätzliches Bestromen der ersten vertikalen Leitung (LV1) mit einer ersten vertikalen Gleichstromkomponente (IVG1) des ersten vertikalen Stromes (IV1),
  • - wobei die erste vertikale Gleichstromkomponente (IVG1) einen ersten vertikalen Stromwert besitzt;
  • - wobei die erste vertikale Gleichstromkomponente (IVG1) einen ersten vertikalen Stromwert von 0A aufweisen kann;
  • - zusätzliches Bestromen der zweiten horizontalen Leitung (LH2) mit einer zweiten horizontalen Gleichstromkomponente (IHG2) des zweiten horizontalen Stromes (IH2),
  • - wobei die zweite horizontale Gleichstromkomponente (IHG2) einen zweiten horizontalen Stromwert besitzt;
  • - wobei die zweite horizontale Gleichstromkomponente (IHG2) einen zweiten horizontalen Stromwert von 0A aufweisen kann;
  • - zusätzliches Bestromen der zweiten vertikalen Leitung (LV2) mit einer zweiten vertikalen Gleichstromkomponente (IVG2) des zweiten vertikalen Stromes (IV2),
  • - wobei die zweite vertikale Gleichstromkomponente (IVG2) einen zweiten vertikalen Stromwert besitzt;
  • - wobei die zweite vertikale Gleichstromkomponente (IVG2) einen ersten vertikalen Stromwert von 0A aufweisen kann;
  • - zusätzliches Bestromen der j-ten horizontalen Leitung (LHj) eines ggf. vorhandenen weiteren j-ten Quantenbits (QUBj) des Quantenregisters (QUREG) mit einer j-ten horizontalen Gleichstromkomponente (IHGj),
  • - wobei die j-te horizontale Gleichstromkomponente (IHGj) einen j-ten horizontalen Stromwert besitzt;
  • - zusätzliches Bestromen der j-ten vertikalen Leitung (LVj) eines ggf. vorhandenen weiteren j-ten Quantenbits (QUBj) des Quantenregisters (QUREG) mit einer j-ten vertikalen Gleichstromkomponente (IVGj)
  • - wobei die j-te vertikale Gleichstromkomponente (IHGj) einen j-ten vertikalen Stromwert besitzt.
  196. Procedure according to one or more of the characteristics 181 to 195 for controlling the pair from a first quantum bit ( QUB1 ) and a second quantum bit ( QUB2 ) a quantum register ( QUREG ) according to one or more of the characteristics 93 to 104
  • - whereby the control is selective with respect to further quantum bits ( QUBj ) of this quantum register ( QUREG ) is
  with the steps
  • - additional energization of the first horizontal line ( LH1 ) with a first horizontal direct current component ( IHG1 ) of the first horizontal stream ( IH1 ),
  • - where the first horizontal DC component ( IHG1 ) has a first horizontal current value;
  • - where the first horizontal direct current component ( IHG1 ) can have a first horizontal current value of 0A;
  • - additional energization of the first vertical line ( LV1 ) with a first vertical direct current component ( IVG1 ) of the first vertical stream ( IV1 ),
  • - where the first vertical direct current component ( IVG1 ) has a first vertical current value;
  • - where the first vertical direct current component ( IVG1 ) can have a first vertical current value of 0A;
  • - additional energization of the second horizontal line ( LH2 ) with a second horizontal direct current component ( IHG2 ) of the second horizontal stream ( IH2 ),
  • - where the second horizontal direct current component ( IHG2 ) has a second horizontal current value;
  • - where the second horizontal direct current component ( IHG2 ) can have a second horizontal current value of 0A;
  • - additional energization of the second vertical line ( LV2 ) with a second vertical direct current component ( IVG2 ) of the second vertical stream ( IV2 ),
  • - where the second vertical direct current component ( IVG2 ) has a second vertical current value;
  • - where the second vertical direct current component ( IVG2 ) can have a first vertical current value of 0A;
  • - additional energization of the j-th horizontal line ( LHj ) of a possibly existing further j-th quantum bit ( QUBj ) of the quantum register ( QUREG ) with a j-th horizontal direct current component (IHGj),
  • - wherein the j-th horizontal direct current component (IHGj) has a j-th horizontal current value;
  • - additional energization of the j-th vertical line ( LVj ) of a possibly existing further j-th quantum bit ( QUBj ) of the quantum register ( QUREG ) with a j-th vertical direct current component (IVGj)
  • - where the jth vertical direct current component (IHGj) has a jth vertical current value.
• 197. Verfahren nach Merkmal 196
  • - wobei der erste vertikale Stromwert von dem j-ten vertikalen Stromwert verschieden ist und/oder.
  • - wobei der zweite vertikale Stromwert von dem j-ten vertikalen Stromwert verschieden ist und/oder.
  • - wobei der erste horizontale Stromwert von dem j-ten horizontalen Stromwert verschieden ist und/oder.
  • - wobei der zweite horizontale Stromwert von dem j-ten horizontalen Stromwert verschieden ist.
  197. Procedure by feature 196
  • - wherein the first vertical current value is different from the j-th vertical current value and / or.
  • - wherein the second vertical current value is different from the j-th vertical current value and / or.
  • - wherein the first horizontal current value is different from the j-th horizontal current value and / or.
  • - wherein the second horizontal current value is different from the j-th horizontal current value.

ALLGEMEINE VERSCHRÄNKUNG (Elektron-Elektron-ENTANGLEMENT) 198 -199GENERAL ENTANGLEMENT (electron-electron-ENTANGLEMENT) 198-199

• 198. Verfahren zur Verschränkung der Quanteninformation eines ersten Quantenpunkts (NV1), insbesondere des Spins seiner Elektronenkonfiguration, eines ersten Quantenbits (QUB1) eines Quantenregisters (QUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 93 bis 104 oder eines Inhomogenen Quantenregisters (IQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 105 bis 111 mit der Quanteninformation eines zweiet Quantenpunkts (NV2), insbesondere des ersten Spins der ersten Elektronenkonfiguration des zweiten Quantenpunkts (QUB2), eines zweiten Quantenbits (QUB2) dieses Quantenregisters (QUREG) bzw. dieses inhomogenen Quantenregisters (IQUREG), im Folgenden als Elektron-Elektron-ENTENGLEMENT-Operation bezeichnet, gekennzeichnet dadurch,
  • - dass sie ein Verfahren zum Zurücksetzen des Elektron-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) bzw. des inhomogenen Quantenregisters (IQUREG) umfasst und
  • - dass sie ein Verfahren zum Ausführen eines Hadamard-Gates umfasst und
  • - dass sie ein Verfahren zum Ausführen eines CNOT-Gates umfasst.
  • - dass sie ein anderes Verfahren zur Verschränkung der Quanteninformation des ersten Quantenpunkts (NV1), insbesondere des ersten Spins der ersten Elektronenkonfiguration des ersten Quantenpunkts (NV1), des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 93 bis 104 bzw. des inhomogenen Quantenregisters (IQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 105 bis 111 mit der Quanteninformation eines zweiten Quantenpunkts (NV2), insbesondere des zweiten Spins der zweiten Elektronenkonfiguration dieses zweiten Quantenpunkts (NV2), eines zweiten Quantenbits (QUB2) dieses Elektron-Elektron-Quantenregisters (QUREG) bzw. dieses inhomogenen Quantenregisters (IQUREG) ist.
  198. Procedure for entangling the quantum information of a first quantum dot ( NV1 ), in particular the spin of its electron configuration, of a first quantum bit ( QUB1 ) a quantum register ( QUREG ) according to one or more of the characteristics 93 to 104 or an inhomogeneous quantum register (IQUREG) according to one or more of the characteristics 105 to 111 with the quantum information of a second quantum dot ( NV2 ), especially of the first spin of the first electron configuration of the second quantum dot ( QUB2 ), of a second quantum bit ( QUB2 ) of this quantum register ( QUREG ) or this inhomogeneous quantum register (IQUREG), hereinafter referred to as electron-electron-ENTENGLEMENT operation, characterized in that
  • - that they have a procedure for resetting the electron-electron quantum register ( CEQUREG ) or the inhomogeneous quantum register (IQUREG) and
  • - that it comprises a method for performing a Hadamard gate, and
  • - That it includes a method of performing a CNOT gate.
  • - that they use another method for entangling the quantum information of the first quantum dot ( NV1 ), especially of the first spin of the first electron configuration of the first quantum dot ( NV1 ), the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) according to one or more of the characteristics 93 to 104 or the inhomogeneous quantum register (IQUREG) according to one or more of the characteristics 105 to 111 with the quantum information of a second quantum dot ( NV2 ), in particular of the second spin of the second electron configuration of this second quantum dot ( NV2 ), a second quantum bit ( QUB2 ) of this electron-electron quantum register ( QUREG ) or this inhomogeneous quantum register (IQUREG).
• 199. Verfahren zur Verschränkung der Quanteninformation eines ersten Quantenpunkts (NV1), insbesondere des ersten Spins der ersten Elektronenkonfiguration, eines ersten Quantenbits (QUB1) eines Quantenregisters (QUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 93 bis 104 oder eines Inhomogenen Quantenregisters (IQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 105 bis 111 mit der Quanteninformation eines zweiten Quantenpunkts (NV2), insbesondere des zweiten Spins der zweiten Elektronenkonfiguration des zweiten Quantenpunkts (QUB2), eines zweiten Quantenbits (QUB2) dieses Quantenregisters (QUREG) bzw. dieses inhomogenen Quantenregisters (IQUREG), im Folgenden als Elektron-Elektron-ENTENGLEMENT-Operation bezeichnet, gekennzeichnet dadurch,
  • - dass sie ein Verfahren zum Zurücksetzen des Elektron-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) bzw. des inhomogenen Quantenregisters (IQUREG) nach Merkmal 140 umfasst und
  • - dass sie ein Verfahren zum Ausführen eines Hadamard-Gates nach einem oder mehreren der Merkmale 144 bis 149umfasst und
  • - dass sie ein Verfahren zum Ausführen eines CNOT-Gates nach Merkmal 234 umfasst.
  • - dass sie ein anderes Verfahren zur Verschränkung der Quanteninformation des ersten Quantenpunkts (NV1), insbesondere des ersten Spins der ersten Elektronenkonfiguration des ersten Quantenpunkts (NV1), des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 93 bis 104 bzw. des inhomogenen Quantenregisters (IQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 105 bis 111 mit der Quanteninformation eines zweiten Quantenpunkts (NV2), insbesondere des zweiten Spins der zweiten Elektronenkonfiguration dieses zweiten Quantenpunkts (NV2), eines zweiten Quantenbits (QUB2) dieses Elektron-Elektron-Quantenregisters (QUREG) bzw. dieses inhomogenen Quantenregisters (IQUREG) ist.
  199. Procedure for entangling the quantum information of a first quantum dot ( NV1 ), especially of the first spin of the first electron configuration, of a first quantum bit ( QUB1 ) a quantum register ( QUREG ) according to one or more of the characteristics 93 to 104 or an inhomogeneous quantum register (IQUREG) according to one or more of the characteristics 105 to 111 with the quantum information of a second quantum dot ( NV2 ), in particular the second spin of the second electron configuration of the second quantum dot ( QUB2 ), a second quantum bit ( QUB2 ) of this quantum register ( QUREG ) or this inhomogeneous quantum register (IQUREG), hereinafter referred to as electron-electron-ENTENGLEMENT operation, characterized in that
  • - that they have a procedure for resetting the electron-electron quantum register ( CEQUREG ) or the inhomogeneous quantum register (IQUREG) according to feature 140 includes and
  • - that they have a method of carrying out a Hadamard gate according to one or more of the characteristics 144 to 149 includes and
  • - that they have a method of performing a CNOT gate by feature 234 includes.
  • - that they use another method for entangling the quantum information of the first quantum dot ( NV1 ), especially of the first spin of the first electron configuration of the first quantum dot ( NV1 ), the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) according to one or more of the characteristics 93 to 104 or the inhomogeneous quantum register (IQUREG) according to one or more of the characteristics 105 to 111 with the quantum information of a second quantum dot ( NV2 ), in particular of the second spin of the second electron configuration of this second quantum dot ( NV2 ), a second quantum bit ( QUB2 ) of this electron-electron quantum register ( QUREG ) or this inhomogeneous quantum register (IQUREG).

ELEKTRON-KERN-AUSTAUSCH-OPERATION 200-214ELECTRON CORE REPLACEMENT OPERATION 200-214

KERN-ELEKTRON-CNOT (Kern-Elektron-CNOT-Operation) 200 - 204NUCLEAR ELECTRON CNOT (Nuclear Electron CNOT Operation) 200 - 204

• 200. KERN-ELEKTRON-CNOT-Operation zur Änderung der der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons bzw. dessen Elektronenkonfiguration, eines Quantenbits (QUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG), im Folgenden Kern- Elektron-CNOT-Operation genannt, mit dem Schritt
  • - Einspeisen einer horizontalen Stromkomponente des horizontalen Stromes (IH) in die horizontale Leitung (LH) des Quantenbits (QUB), wobei die horizontale Stromkomponente eine horizontale Modulation mit der Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) aufweist und
  • - Einspeisen einer vertikalen Stromkomponente des vertikalen Stromes (IV) in die vertikale Leitung (LV) des Quantenbits (QUB),
  • -- wobei die vertikale Stromkomponente eine vertikale Modulation mit der Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) aufweist.
  200th KERN-ELEKTRON-CNOT operation to change the quantum information of a quantum dot ( NV ), in particular its electron or its electron configuration, a quantum bit ( QUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 90 depending on the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), hereinafter referred to as the nucleus-electron-CNOT operation, with the step
  • - Feeding in a horizontal flow component of the horizontal flow ( IH ) into the horizontal line ( LH ) of the quantum bit ( QUB ), the horizontal current component being a horizontal modulation with the nuclear electron microwave resonance frequency ( f _MWCE ) and
  • - Feeding in a vertical current component of the vertical current ( IV ) into the vertical line ( LV ) of the quantum bit ( QUB ),
  • - where the vertical current component is a vertical modulation with the nuclear electron microwave resonance frequency ( f _MWCE ) having.
• 201. Verfahren nach Merkmal 200
  • - wobei die vertikale Modulation gegenüber der horizontalen Modulation um +/π/2 der Periode der Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) verschoben ist.
  201. Procedure by feature 200
  • - where the vertical modulation compared to the horizontal modulation by + / π / 2 of the period of the nuclear-electron-microwave resonance frequency ( f _MWCE ) is shifted.
• 202. Verfahren nach Merkmal 200 und 201
  • - wobei die erste vertikale Stromkomponente mit einem ersten vertikalen Strompuls mit einer ersten Pulsdauer gepulst ist und
  • - wobei die erste horizontale Stromkomponente mit einem ersten horizontalen Strompuls mit der ersten Pulsdauer gepulst ist.
  202. Procedure by feature 200 and 201
  • - wherein the first vertical current component is pulsed with a first vertical current pulse with a first pulse duration and
  • - wherein the first horizontal current component is pulsed with a first horizontal current pulse with the first pulse duration.
• 203. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 200 bis 202
  • - wobei der erste vertikale Strompuls gegenüber dem horizontalen Strompuls um +/- π/2 der Periode der Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) phasenverschoben ist.
  203. Method according to one or more of the features 200 to 202
  • - where the first vertical current pulse is +/- π / 2 of the period of the microwave resonance frequency compared to the horizontal current pulse ( f _MWCE ) is out of phase.
• 204. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 200 bis 203
  • - wobei die erste zeitliche Pulsdauer eine erste Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) der Rabi-Oszillation des Quantenpaares aus dem Quantenpunkt (NV1) Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und dem Kernquantenpunkt (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) hat und/oder
  • - wobei die erste zeitliche Pulsdauer eine erste Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer der Rabi-Oszillation des Quantenpaares aus dem Quantenpunkt (NV1) Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und dem Kernquantenpunkt (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) hat.
  204. Method according to one or more of the features 200 to 203
  • - where the first temporal pulse duration is a first pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) of the Rabi oscillation of the quantum pair from the quantum dot ( NV1 ) Nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) and the nuclear quantum dot ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) has and / or
  • - where the first temporal pulse duration is a first pulse duration corresponding to a phase difference of an integral multiple of π / 4 of the period duration of the Rabi oscillation of the quantum pair from the quantum dot ( NV1 ) Nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) and the nuclear quantum dot ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) Has.

ELEKTRON-KERN-CNOT (Elektron-Kern-CNOT-Operation) 205 - 209ELEKTRON-KERN-CNOT (Electron-Nucleus-CNOT-Operation) 205 - 209

• 205. ELEKTRON-KERN-CNOT-Operation zur Änderung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons bzw. dessen Elektronenkonfiguration, eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG), im Folgenden Elektron-Kern- CNOT-Operation genannt, mit dem Schritt:
  • - Einspeisen einer horizontalen Stromkomponente des horizontalen Stromes (IH) in die horizontale Leitung (LH) des Quantenbits (QUB), wobei die horizontale Stromkomponente eine horizontale Modulation mit der Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_RWEC ) aufweist und
  • - Einspeisen einer Stromkomponente des vertikalen Stromes (IV) in die vertikale Leitung (LV) des Quantenbits (QUB),
  • -- wobei die vertikale Stromkomponente eine vertikale Modulation mit der Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_RWEC ) aufweist,
  205. ELECTRON CORE CNOT operation for changing the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 90 depending on the quantum information of a quantum dot ( NV ), in particular its electron or its electron configuration, a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), hereinafter referred to as the electron-nucleus CNOT operation, with the step:
  • - Feeding in a horizontal flow component of the horizontal flow ( IH ) into the horizontal line ( LH ) of the quantum bit ( QUB ), where the horizontal current component is a horizontal modulation with the electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _RWEC ) and
  • - Feeding in a current component of the vertical current ( IV ) into the vertical line ( LV ) of the quantum bit ( QUB ),
  • - where the vertical current component is a vertical modulation with the electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _RWEC ) having,
• 206. Verfahren nach Merkmal 205
  • - wobei die vertikale Modulation gegenüber der horizontalen Modulation um +/π/2 bezogen auf die Periodendauer der Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_RWEC ) verschoben ist.
  206. Procedure by feature 205
  • - where the vertical modulation compared to the horizontal modulation by + / π / 2 based on the period of the electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _RWEC ) is shifted.
• 207. Verfahren nach Merkmal 205 bis 206
  • - wobei die vertikale Stromkomponente mit einem vertikalen Strompuls mit einer Pulsdauer gepulst ist und
  • - wobei die horizontale Stromkomponente mit einem horizontalen Strompuls mit der Pulsdauer gepulst ist.
  207. Procedure by feature 205 to 206
  • - wherein the vertical current component is pulsed with a vertical current pulse with a pulse duration and
  • - The horizontal current component is pulsed with a horizontal current pulse with the pulse duration.
• 208. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 205 bis 207
  • - wobei der vertikale Strompuls gegenüber dem horizontalen Strompuls um +/π/2 der Periode der Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_RWEC ) phasenverschoben ist.
  208. Method according to one or more of the features 205 to 207
  • - where the vertical current pulse compared to the horizontal current pulse by + / π / 2 of the period of the electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _RWEC ) is out of phase.
• 209. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 205 bis 208
  • - wobei die erste zeitliche Pulsdauer eine erste Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard) oder 3π/4 oder π (Not-gate) der Rabi-Oszillation des Quantenpaares aus dem Quantenpunkt (NV1) Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und dem Kernquantenpunkt (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) hat und/oder
  • - wobei die erste zeitliche Pulsdauer eine erste Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer der Rabi-Oszillation des Quantenpaares aus dem Quantenpunkt (NV1) Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und dem Kernquantenpunkt (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) hat.
  209. Procedure according to one or more of the characteristics 205 to 208
  • - where the first temporal pulse duration is a first pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard) or 3π / 4 or π (Not-gate) of the Rabi oscillation of the quantum pair from the quantum dot ( NV1 ) Nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) and the nuclear quantum dot ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) has and / or
  • - where the first temporal pulse duration is a first pulse duration corresponding to a phase difference of an integral multiple of π / 4 of the period duration of the Rabi oscillation of the quantum pair from the quantum dot ( NV1 ) Nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) and the nuclear quantum dot ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) Has.

SPINAUSTAUSCH KERN ELEKTRON (Elektron-Kern-Austausch-Operation) 210 - 212SPIN EXCHANGE NUCLEAR ELECTRON (electron-nucleus exchange operation) 210 - 212

• 210. Verfahren zur Verschränkung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 mit der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons, eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG), im Folgenden Elektron-Kern-Austausch-Operation genannt, mit den Schritten
  • - Durchführen einer ELEKTRON-KERN-CNOT-Operation;
  • - anschließendes Durchführen einer KERN-ELEKTRON-CNOT-Operation;
  • - anschließendes Durchführen einer ELEKTRON-KERN-CNOT-Operation.
  210. Procedure for entangling the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 90 with the quantum information of a quantum dot ( NV ), especially its electrons, of a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), hereinafter referred to as the electron-nucleus exchange operation, with the steps
  • - Performing an ELECTRON-KERN-CNOT operation;
  • - Subsequent implementation of a CORE-ELECTRON-CNOT operation;
  • - then carrying out an ELECTRON-KERN-CNOT operation.
• 211. Verfahren nach Merkmal 210
  • - wobei das Verfahren zur Durchführen einer ELEKTRON-KERN-CNOT-Operation ein Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 205 bis 209 ist.
  211. Procedure by feature 210
  • - wherein the method for performing an ELECTRON-CORE-CNOT operation comprises a method according to one or more of the features 205 to 209 is.
• 212. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 210 bis 211
  • - wobei das Verfahren zur Durchführen einer KERN-ELEKTRON-CNOT-Operation ein Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 200 bis 204 ist.
  212. Method according to one or more of the features 210 to 211
  • - wherein the method for performing a CORE-ELECTRON-CNOT operation is a method according to one or more of the features 200 to 204 is.

SPINAUSTAUSCH KERN ELEKTRON ALTERNATIVES VERFAHREN 213SPIN EXCHANGE CORE ELECTRON ALTERNATIVE PROCEDURE 213

• 213. Verfahren zur Verschränkung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 mit der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons, eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG), im Folgenden Elektron-Kern-Austausch-Delay-Operation genannt, mit den Schritten
  • - Ändern der Quanteninformation des Quantenpunkts (NV), insbesondere der Quanteninformation des Spin-Zustands der Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts(NV);
  • - anschließendes Abwarten einer Kernspinrelaxationszeit τ_K.
  213. Method for entangling the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 90 with the quantum information of a quantum dot ( NV ), especially its electrons, of a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), hereinafter referred to as the electron-nucleus exchange delay operation, with the steps
  • - Changing the quantum information of the quantum dot ( NV ), especially the quantum information of the spin state of the electron configuration of the quantum dot ( NV );
  • - Subsequent waiting for a nuclear spin relaxation time τ _K.

ALLGEMEINE VERSCHRÄNKUNG (Kern-Elektron-ENTANGLEMENT) 214GENERAL ENTANGLEMENT (Nuclear Electron ENTANGLEMENT) 214

• 214. Verfahren zur Verschränkung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 mit der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen des Spins der Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV), eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG), im Folgenden als Kern-Elektron-ENTENGLEMENT-Operation bezeichnet, gekennzeichnet dadurch,
  • - dass sie ein Verfahren zum Zurücksetzen eines Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) umfasst und
  • - dass sie ein Verfahren zum Ausführen eines Hadamard-Gates umfasst und
  • - dass sie ein Verfahren zum Ausführen eines CNOT-Gates umfasst.
  • - dass sie ein anderes Verfahren zur Verschränkung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 mit der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen des Spins der Elektronenkonfiguration eines Quantenpunkts (NV), eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) ist.
  214. Procedure for entangling the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 90 with the quantum information of a quantum dot ( NV ), especially that of the spin of the electron configuration of the quantum dot ( NV ), a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), hereinafter referred to as the nucleus-electron-ENTENGLEMENT operation, characterized by
  • - that they have a method of resetting a nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) includes and
  • - that it comprises a method for performing a Hadamard gate, and
  • - That it includes a method of performing a CNOT gate.
  • - that they use another method for entangling the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 90 with the quantum information of a quantum dot ( NV ), especially that of the spin of the electron configuration of a quantum dot ( NV ), a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) is.
• 215. Verfahren zur Verschränkung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 mit der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen des Spins der Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV), eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG), im Folgenden als Kern-Elektron-ENTENGLEMENT-Operation bezeichnet, gekennzeichnet dadurch,
  • - dass sie ein Verfahren zum Zurücksetzen eines Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 141 bis 143 umfasst und
  • - dass sie ein Verfahren zum Ausführen eines Hadamard-Gates nach einem oder mehreren nach den Merkmalen 144 bis 149 umfasst und
  • - dass sie ein Verfahren zum Ausführen eines CNOT-Gates nach Merkmal 232 umfasst oder
  • - dass sie ein anderes Verfahren zur Verschränkung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 mit der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV)), insbesondere dessen des Spins der Elektronenkonfiguration des Quantenpunkts (NV), eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) ist.
  215. Procedure for entangling the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 90 with the quantum information of a quantum dot ( NV ), especially that of the spin of the electron configuration of the quantum dot ( NV ), a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), hereinafter referred to as the nucleus-electron-ENTENGLEMENT operation, characterized by
  • - that they have a method of resetting a nuclear electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 141 to 143 includes and
  • - that they have a method for carrying out a Hadamard gate according to one or more according to the characteristics 144 to 149 includes and
  • - that they have a method of performing a CNOT gate by feature 232 includes or
  • - that they use another method for entangling the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 90 with the quantum information of a quantum dot ( NV )), especially that of the spin of the electron configuration of the quantum dot ( NV ), a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) is.

ALLGEMEINE VERTAUSCHUNG (Kern-Elektron-Austausch) 214GENERAL EXCHANGE (nucleus-electron exchange) 214

• 216. Verfahren zur Vertauschung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 mit der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons bzw. dessen Elektronenkonfiguration, eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG), im Folgenden als Kern-Elektron-Austausch-Operation bezeichnet, gekennzeichnet dadurch,
  • - dass sie eine Elektron-Kern-Austausch-Delay-Operation ist oder
  • - dass sie eine Elektron-Kern-Austausch-Operation ist oder
  • - dass sie ein anderes Verfahren zur Verschränkung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 mit der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons, eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) ist.
  216. Procedure for interchanging the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 90 with the quantum information of a quantum dot ( NV ), in particular its electron or its electron configuration, a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), hereinafter referred to as the nucleus-electron exchange operation, characterized by,
  • - that it is an electron-nucleus exchange delay operation or
  • - that it is an electron-nucleus exchange operation or
  • - that they use another method for entangling the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 90 with the quantum information of a quantum dot ( NV ), especially its electrons, of a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) is.

ELEKTRON-KERN-QUANTENREGISTER-RADIOWELLENANSTEUERVERFAHREN 217-221ELECTRON CORE QUANTUM REGISTER RADIO WAVE CONTROL METHOD 217-221

• 217. Verfahren zur Änderung der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons bzw. dessen Elektronenkonfiguration, eines Quantenbits (QUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) mit den Schritten
  • - Bestromen der horizontalen Leitung (LH) des Quantenbits (QUB) mit einem horizontalen Strom (IH) mit einer horizontalen Stromkomponente, die mit einer Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_RWEC ) mit einer horizontalen Modulation moduliert ist;
  • - Bestromen der vertikalen Leitung (LV) des Quantenbits (QUB) mit einem vertikalen Strom (IV) mit einer vertikalen Stromkomponente, die mit der Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_RWEC ) mit einer vertikalen Modulation moduliert ist.
  217. Procedure for changing the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 90 depending on the quantum information of a quantum dot ( NV ), in particular its electron or its electron configuration, a quantum bit ( QUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) with the steps
  • - energizing the horizontal line ( LH ) of the quantum bit ( QUB ) with a horizontal stream ( IH ) with a horizontal current component that corresponds to an electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _RWEC ) is modulated with a horizontal modulation;
  • - Energizing the vertical line ( LV ) of the quantum bit ( QUB ) with a vertical stream ( IV ) with a vertical current component that corresponds to the electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _RWEC ) is modulated with a vertical modulation.
• 218. Verfahren nach Merkmal 217
  • - wobei die horizontale Modulation der horizontalen Stromkomponente um +/π/2 der Periode der Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWEC ) gegenüber der vertikalen Modulation der vertikalen Stromkomponente zeitlich phasenverschoben ist.
  218. Procedure by feature 217
  • - where the horizontal modulation of the horizontal current component by + / π / 2 of the period of the electron-nucleus radio wave resonance frequency ( F _RWEC ) is time-shifted in phase with the vertical modulation of the vertical current component.
• 219. Verfahren nach Merkmal 217 bis 218
  • - wobei die vertikale Stromkomponente mit einem vertikalen Strompuls gepulst ist und
  • - wobei die horizontale Stromkomponente mit einem horizontalen Strompuls gepulst ist
  219. Procedure by feature 217 to 218
  • - wherein the vertical current component is pulsed with a vertical current pulse and
  • - The horizontal current component is pulsed with a horizontal current pulse
• 220. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 217 bis 219 und Merkmal 219
  • - wobei der zweite vertikale Strompuls gegenüber dem zweiten horizontalen Strompuls um +/- π/2 der Periode der Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_RWEC ) phasenverschoben ist.
  220. Method according to one or more of the characteristics 217 to 219 and feature 219
  • - where the second vertical current pulse compared to the second horizontal current pulse by +/- π / 2 of the period of the electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _RWEC ) is out of phase.
• 221. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 217 bis 220 und Merkmal 219
  • - wobei die zeitliche Pulsdauer τ_RCE des horizontalen Strompulses und des vertikalen Strompulses die Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (NOT-Gate) der Periodendauer der Rabi-Oszillation des Systems aus dem Quantenpunkt (NV) des Quantenbits (QUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und dem Kernquantenpunkt (Cl) des Kernquantenbits (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) hat und/oder
  • - wobei die zeitliche Pulsdauer τ_RCE des horizontalen Strompulses und des vertikalen Strompulses die Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer der Rabi-Oszillation des Systems aus dem Quantenpunkt (NV) des Quantenbits (QUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und dem Kernquantenpunkt (Cl) des Kernquantenbits (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) hat.
  221. Procedure according to one or more of the characteristics 217 to 220 and feature 219
  • - where the temporal pulse duration τ _RCE of the horizontal current pulse and the vertical current pulse the pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (NOT gate) of the period of the Rabi oscillation of the system from the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) and the nuclear quantum dot (Cl) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) has and / or
  • - where the temporal pulse duration τ _{RCE of} the horizontal current pulse and the vertical current pulse is the pulse duration corresponding to a phase difference of an integer multiple of π / 4 of the period of the Rabi oscillation of the system from the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) and the nuclear quantum dot (Cl) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) Has.

KERN-ELEKTRON-QUANTENREGISTER-MIKROWELLENANSTEUERVERFAHREN 222-226NUCLEAR ELECTRON QUANTUM REGISTER MICROWAVE CONTROL METHOD 222-226

• 222. Verfahren zur Änderung der Quanteninformation eines Quantenpunkts (NV), insbesondere dessen Elektrons bzw. dessen Elektronenkonfiguration, eines Quantenbits (QUB) eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines Kernquantenpunkts (CI), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines Kernquantenbits (CQUB) dieses Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) mit den Schritten
  • - Bestromen der horizontalen Leitung (LH) des Quantenbits (QUB) mit einem horizontalen Strom (IH) mit einer horizontalen Stromkomponente, die mit einer Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) mit einer horizontalen Modulation moduliert ist;
  • - Bestromen der vertikalen Leitung (LV) des Quantenbits (QUB) mit einem vertikalen Strom (IV) mit einer vertikalen Stromkomponente, die mit der Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) mit einer vertikalen Modulation moduliert ist.
  222. Procedure for changing the quantum information of a quantum dot ( NV ), in particular its electron or its electron configuration, a quantum bit ( QUB ) of a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 90 depending on the quantum information of a nuclear quantum dot ( CI ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a nuclear quantum bit ( CQUB ) of this nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) with the steps
  • - energizing the horizontal line ( LH ) of the quantum bit ( QUB ) with a horizontal stream ( IH ) with a horizontal current component that is associated with a nuclear-electron-microwave resonance frequency ( f _MWCE ) is modulated with a horizontal modulation;
  • - energizing the vertical line ( LV ) of the quantum bit ( QUB ) with a vertical stream ( IV ) with a vertical current component that corresponds to the nuclear-electron-microwave resonance frequency ( f _MWCE ) is modulated with a vertical modulation.
• 223. Verfahren nach Merkmal 222
  • - wobei die horizontale Modulation der horizontalen Stromkomponente um +/π/2 der Periode der Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) gegenüber der vertikalen Modulation der vertikalen Stromkomponente zeitlich phasenverschoben ist.
  223. Procedure by feature 222
  • - where the horizontal modulation of the horizontal current component by + / π / 2 of the period of the nuclear electron microwave resonance frequency ( f _MWCE ) is time-shifted in phase with the vertical modulation of the vertical current component.
• 224. Verfahren nach Merkmal 222 bis 223
  • - wobei die vertikale Stromkomponente mit einem vertikalen Strompuls gepulst ist und
  • - wobei die horizontale Stromkomponente mit einem horizontalen Strompuls gepulst ist
  224. Procedure by feature 222 to 223
  • - wherein the vertical current component is pulsed with a vertical current pulse and
  • - The horizontal current component is pulsed with a horizontal current pulse
• 225. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 222 bis 224 und Merkmal 224
  • - wobei der zweite vertikale Strompuls gegenüber dem zweiten horizontalen Strompuls um +/- π/2 der Periode der Kern-Elektron-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) phasenverschoben ist.
  225. Method according to one or more of the features 222 to 224 and feature 224
  • - where the second vertical current pulse is +/- π / 2 of the period of the nuclear-electron-microwave resonance frequency compared to the second horizontal current pulse ( f _MWCE ) is out of phase.
• 226. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 222 bis 225
  • - wobei die zeitliche Pulsdauer τ_CE des horizontalen Strompulses und des vertikalen Strompulses die Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) der Periodendauer der Rabi-Oszillation des Quantenpaars aus dem Quantenpunkt (NV) des Quantenbits (QUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und dem Kernquantenpunkt (Cl) des Kernquantenbits (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) hat und/oder
  • - wobei die zeitliche Pulsdauer τ_CE des horizontalen Strompulses und des vertikalen Strompulses die Pulsdauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer der Rabi-Oszillation des Quantenpaars aus dem Quantenpunkt (NV) des Quantenbits (QUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und dem Kernquantenpunkt (Cl) des Kernquantenbits (CQUB) des Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) hat.
  226. Method according to one or more of the characteristics 222 to 225
  • - The temporal pulse duration τ _{CE of} the horizontal current pulse and the vertical current pulse the pulse duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (emergency gate) of the period of the Rabi oscillation Quantum pair from the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) and the nuclear quantum dot (Cl) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) has and / or
  • - where the temporal pulse duration τ _{CE of} the horizontal current pulse and the vertical current pulse is the pulse duration corresponding to a phase difference of an integer multiple of π / 4 of the period of the Rabi oscillation of the quantum pair from the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) and the nuclear quantum dot (Cl) of the nuclear quantum bit ( CQUB ) of the nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) Has.

KERN-KERN-QUANTENREGISTER-RADIOWELLENANSTEUERVERFAHREN 227-231CORE-CORE QUANTUM REGISTER RADIO WAVE CONTROL METHOD 227-231

• 227. Verfahren zur Änderung der Quanteninformation eines ersten Kernquantenpunkts (CI1), insbesondere des Kernspins dessen Atomkerns, eines ersten Kernquantenbits (CQUB) eines Kern-Kern-Quantenregisters (CCQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 112 bis 117 in Abhängigkeit von der Quanteninformation eines zweiten Kernquantenpunkts (CI2), insbesondere des Kernspins des zweiten Kernquantenpunks (Ci2), eines zweiten Kernquantenbits (CQUB2) dieses Kern-Kern-Quantenregisters (CCQUREG) mit den Schritten
  • - Bestromen der ersten horizontalen Leitung (LH1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) mit einer ersten horizontalen Stromkomponente (IH1), die mit einer ersten Kern-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWECC) mit einer horizontalen Modulation moduliert ist;
  • - Bestromen der ersten vertikalen Leitung (LV1) Kernquantenbits (CQUB1) mit einer ersten vertikalen Stromkomponente (IV1), die mit der ersten Kern-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWECC) mit einer vertikalen Modulation moduliert ist.
  227. Method for changing the quantum information of a first nuclear quantum dot ( CI1 ), in particular of the nuclear spin its atomic nucleus, a first nuclear quantum bit ( CQUB ) of a core-core quantum register ( CCQUREG ) according to one or more of the characteristics 112 to 117 depending on the quantum information of a second nuclear quantum dot ( CI2 ), especially the nuclear spin of the second nuclear quantum dot ( Ci2 ), a second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) this core-core quantum register ( CCQUREG ) with the steps
  • - energizing the first horizontal line ( LH1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) with a first horizontal current component ( IH1 ) modulated at a first core-to-core radio wave _{resonance frequency} (F _RWECC ) with a horizontal modulation;
  • - energizing the first vertical line ( LV1 ) Nuclear quantum bits ( CQUB1 ) with a first vertical current component ( IV1 ), which is modulated at the first core-core radio wave _{resonance frequency} (F _RWECC ) with a vertical modulation.
• 228. Verfahren nach dem vorhergehenden Merkmal
  • - wobei die horizontale Modulation um +/-π/2 der Periode der ersten Kern-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWECC) gegenüber der vertikalen Modulation zeitlich phasenverschoben ist.
  228. Method according to the preceding feature
  • - the horizontal modulation being phase-shifted by +/- π / 2 of the period of the first core-core radio wave _{resonance frequency} (F _RWECC ) with respect to the vertical modulation.
• 229. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Merkmale
  • - wobei die horizontale Stromkomponente zumindest zeitweise mit einem horizontalen Strompulsanteil gepulst ist und
  • - wobei die vertikale Stromkomponente zumindest zeitweise mit einem vertikalen Strompulsanteil gepulst ist.
  229. Method according to one or more of the preceding features
  • - wherein the horizontal current component is at least temporarily pulsed with a horizontal current pulse component and
  • - wherein the vertical current component is at least temporarily pulsed with a vertical current pulse component.
• 230. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 227 bis 229 und Merkmal 229
  • - wobei der zweite vertikale Strompuls gegenüber dem zweiten horizontalen Strompuls um +/- π/2 der Periode der ersten Kern-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (F_RWECC) phasenverschoben ist.
  230. Method according to one or more of the features 227 to 229 and feature 229
  • - The second vertical current pulse being out of phase with the second horizontal current pulse by +/- π / 2 of the period of the first core-core radio wave _{resonance frequency} (F _RWECC ).
• 231. Verfahren nach einem oder mehreren der Merkmale 227 bis 230
  • - wobei die zeitliche Pulsdauer τ_RCC des horizontalen und vertikalen Strompulsanteils die Dauer entsprechend einer Phasendifferenz von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) der Periodendauer Rabi-Oszillation des Quantenpaares aus erstem Kernquantenpunkt (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) und aus dem zweiten Kernquantenpunkt(CI2) des zweiten Kernquantenbits (CQUB2) hat und/oder
  • - wobei die zeitliche Pulsdauer τ_RCC des horizontalen und vertikalen Strompulsanteils die Dauer entsprechend einer Phasendifferenz eines ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer der Rabi-Oszillation des Quantenpaares aus erstem Kernquantenpunkt (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) und aus dem zweiten Kernquantenpunkt(CI2) des zweiten Kernquantenbits (CQUB2) hat.
  231. Procedure according to one or more of the characteristics 227 to 230
  • - Where the temporal pulse duration τ _{RCC of} the horizontal and vertical current pulse component is the duration corresponding to a phase difference of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (emergency gate) of the period Rabi oscillation of the quantum pair from the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and from the second nuclear quantum dot ( CI2 ) of the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) has and / or
  • - where the temporal pulse duration τ _{RCC of} the horizontal and vertical current pulse component is the duration corresponding to a phase difference of an integer multiple of π / 4 of the period duration of the Rabi oscillation of the quantum pair from the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and from the second nuclear quantum dot ( CI2 ) of the second nuclear quantum bit ( CQUB2 ) Has.

ZUSAMMENGESETZTE VERFAHREN 232COMPOSITE PROCEDURES 232

QUANTENBIT-BEWERTUNG 232QUANTUM BIT EVALUATION 232

• 232. Verfahren zum Bewerten der Quanteninformation, insbesondere des Spinzustands, des ersten Quantenpunkts (NV1) eines auszulesenden ersten Quantenbits (QUB1) eines Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 120 bis 124 mit den Schritten
  • - Bestrahlen des Quantenpunkts (NV1) des auszulesenden Quantenbits (QUB1) des Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) mit grünem Licht, insbesondere mit Licht von 500nm Wellenlänge bis 700nm Wellenlänge, typischerweise mit 532nmWellenlänge;
  • - gleichzeitiges Anlegen einer Spannung zwischen mindestens einer ersten elektrischen Absaugleitung, insbesondere einer als ersten elektrischen Absaugleitung verwendeten Abschirmleitung (SH1, SV1), und einer zweiten elektrischen Absaugleitung, insbesondere einer als zweiten elektrischen Absaugleitung verwendeten, zur verwendeten Abschirmleitung (SH1, SV1) benachbarten, weiteren Abschirmleitung (SH2, SV2),
  • - wobei sich der auszulesende Quantenpunkt (NV1) des auszulesenden Quantenbits (QUB1) des Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) sich in dem elektrischen Feld zwischen diesen beiden elektrischen Absaugleitungen befindet und
  • - wobei sich die nicht auszulesenden Quantenpunkte (NV2) der übrigen Quantenbits (QUB2) des Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) sich nicht in dem elektrischen Feld zwischen diesen beiden elektrischen Absaugleitungen befinden und
  • - Selektives Ansteuern des auszulesenden Quantenpunkts (NV1) des auszulesenden Quantenbits (QUB1) des Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG), insbesondere gemäß einem oder mehreren der Merkmale 155 bis 180;
  • - Erzeugen von Fotoelektronen mittels eines zwei Photonenprozesses durch den auszulesenden Quantenpunkt (NV1) des auszulesenden Quantenbits (QUB1) des Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) in Abhängigkeit vom Kernspin des Kernquantenpunkts (CI1) des Kernquantenbits (CQUB1), das mit dem auszulesenden Quantenbit (QUB1) ein Kern-Elektron-Quantenregister (CQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 bildet;
  • - Absaugen der ggf. vorhandenen Elektronen des auszulesenden Quantenpunkts (NV1) des auszulesenden Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) über einen Kontakt (KV11, KH11) zwischen der ersten elektrischen Absaugleitung, insbesondere der Abschirmleitung (SH1, SV1), und dem Substrat (D) bzw. der epitaktischen Schicht (DEPI) als Elektronenstrom;
  • - Absaugen der ggf. vorhandenen Löcher des auszulesenden Quantenpunkts (NV1) des auszulesenden Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) über einen Kontakt (KV12, KH22) zwischen der zweiten elektrischen Absaugleitung, insbesondere der weiteren Abschirmleitung (SH2, SV2), und dem Substrat (D) bzw. der epitaktischen Schicht (DEPI) als Löcherstrom;
  • - Erzeugung eines Auswertesignals mit einem ersten logischen Wert falls der Gesamtstrom aus Löcherstrom und Elektronenstrom einen Gesamtstrombetrag des Stromwerts unter einem ersten Schwellwert (SW1) aufweist und
  • - Erzeugung eines Auswertesignals mit einem zweiten logischen Wert falls der Gesamtstrom aus Löcherstrom und Elektronenstrom einen Gesamtstrombetrag des Stromwerts über dem ersten Schwellwert (SW1) aufweist
  • - wobei der zweite logische Wert vom ersten logischen Wert verschieden ist.
  232. Method for evaluating the quantum information, in particular the spin state, of the first quantum dot ( NV1 ) of a first quantum bit to be read out ( QUB1 ) a core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) according to one or more of the characteristics 120 to 124 with the steps
  • - irradiating the quantum dot ( NV1 ) of the quantum bit to be read out ( QUB1 ) the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) with green light, in particular with light from 500 nm wavelength to 700 nm wavelength, typically with 532 nm wavelength;
  • - Simultaneous application of a voltage between at least one first electrical suction line, in particular a shielding line used as the first electrical suction line ( SH1 , SV1 ), and a second electrical suction line, in particular one used as a second electrical suction line, to the shielding line used ( SH1 , SV1 ) adjacent, further shielding line ( SH2 , SV2 ),
  • - where the quantum dot to be read is ( NV1 ) of the quantum bit to be read out ( QUB1 ) of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) is located in the electric field between these two electric suction lines and
  • - whereby the quantum dots not to be read out ( NV2 ) of the remaining quantum bits ( QUB2 ) of the nucleus-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG) are not in the electrical field between these two electrical suction lines and
  • - Selective control of the quantum dot to be read out ( NV1 ) of the quantum bit to be read out ( QUB1 ) of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG), in particular according to one or more of the features 155 to 180 ;
  • - Generation of photoelectrons by means of a two photon process through the quantum dot to be read ( NV1 ) of the quantum bit to be read out ( QUB1 ) of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) depending on the nuclear spin of the nuclear quantum dot ( CI1 ) of the nuclear quantum bit ( CQUB1 ), the one with the quantum bit to be read out ( QUB1 ) a nucleus electron quantum register ( CQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 90 forms;
  • - Extraction of any electrons present in the quantum dot to be read out ( NV1 ) of the quantum bit to be read out ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) via a contact ( KV11 , KH11 ) between the first electrical suction line, especially the shielding line ( SH1 , SV1 ), and the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ) as electron stream;
  • - Extraction of the possibly existing holes of the quantum dot to be read out ( NV1 ) of the quantum bit to be read out ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) via a contact ( KV12 , KH22 ) between the second electrical suction line, especially the further shielding line ( SH2 , SV2 ), and the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ) as a stream of holes;
  • - Generation of an evaluation signal with a first logical value if the total current of the hole current and electron current has a total current amount of the current value below a first threshold value ( SW1 ) and
  • - Generation of an evaluation signal with a second logical value if the total current of the hole current and electron current has a total current amount of the current value above the first threshold value ( SW1 ) having
  • - The second logical value being different from the first logical value.

QUANTENCOMPUTER-ERGEBNISEXTRAKTION 233QUANTUM COMPUTER RESULTS EXTRACTION 233

• 233. Verfahren zum Auslesen des Zustands eines Quantenpunkts (NV) eines Quantenbits (QUB) nach einem oder mehreren der Merkmale 1 bis 39 mit den Schritten
  • - Bewertung des Ladungszustands des Quantenpunkts (NV);
  • - Erzeugung eines Auswertungssignals mit einem ersten logischen Pegel sofern der Quantenpunkt (NV) bei dem Beginn der Bewertung negativ geladen ist;
  • - Erzeugung eines Auswertungssignals mit einem zweiten logischen Pegel, der vom ersten logischen Pegel verschieden ist, sofern der Quantenpunkt (NV) bei dem Beginn der Bewertung nicht negativ geladen ist.
  233. Procedure for reading out the state of a quantum dot ( NV ) of a quantum bit ( QUB ) according to one or more of the characteristics 1 to 39 with the steps
  • - Assessment of the state of charge of the quantum dot ( NV );
  • - Generation of an evaluation signal with a first logic level provided the quantum dot ( NV ) is negatively charged at the beginning of the evaluation;
  • - Generation of an evaluation signal with a second logic level that is different from the first logic level, provided the quantum dot ( NV ) is not negatively charged at the beginning of the evaluation.

ELEKTRON-ELEKTRON-CNOT OPERATION 234- 235ELECTRON-ELECTRON-CNOT OPERATION 234-235

• 234. Verfahren zum Ausführen einer CNOT-Manipulation für ein Quantenregister (QUREG), im Folgenden ELEKTRON-ELEKTRON-CNOT genannt, nach einem oder mehreren der Merkmale 93 bis 103
  • - wobei das Substrat (D) des Quantenregisters (QUREG) dem ersten Quantenbit (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) und dem zweiten Quantenbit (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) gemeinsam ist und
  • - wobei der Quantenpunkt (NV) des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) der erste Quantenpunkt (NV1) ist und
  • - wobei der Quantenpunkt (NV) des zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) der zweite Quantenpunkt (NV2) ist und
  • - wobei die horizontale Leitung (LH) des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) im Folgenden als erste horizontale Leitung (LH1) bezeichnet wird und
  • - wobei die horizontale Leitung (LH) des zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) im Folgenden als zweite horizontale Leitung (LH2) bezeichnet wird und
  • - wobei die vertikale Leitung (LV) des ersten Quantenbits (QUB1) des Quantenregisters (QUREG) im Folgenden als erste vertikale Leitung (LV1) bezeichnet wird und
  • - wobei die vertikale Leitung (LV) des zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) im Folgenden als zweite vertikale Leitung (LV2) bezeichnet wird und
  • - wobei die erste horizontale Leitung (LH1) gleich der zweiten horizontalen Leitung (LH2) sein kann und
  • - wobei die erste vertikale Leitung (LV1) gleich der zweiten vertikalen Leitung (LH2) sein kann, wenn die erste horizontale Leitung (LH1) nicht gleich der zweiten horizontalen Leitung (LH2) ist, mit den Schritten
  • - Bestromen der ersten horizontalen Leitung (LH1) mit einem ersten horizontalen Stromanteil des ersten horizontalen Stromes (IH1) für eine zeitliche Dauer, die einem ersten Phasenwinkel von φ₁ , insbesondere von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) odereinem ganzzahligen Vielfachen von π/4, der Periodendauer der Rabi-Oszillation des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) entspricht,
  • - wobei dabei der erste horizontale Stromanteil mit einer ersten Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW1 ) mit einer ersten horizontalen Modulation moduliert ist;
  • - Bestromen der ersten vertikalen Leitung (LV1) mit einem ersten vertikalen Stromanteil des ersten vertikalen Stromes (IV1) für eine zeitliche Dauer, die dem ersten Phasenwinkel von φ₁ , insbesondere von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) odereinem ganzzahligen Vielfachen von π/4, der Periodendauer der Rabi-Oszillation des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) entspricht,
  • - wobei der erste vertikale Stromanteil mit einer ersten Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW1 ) mit einer ersten vertikalen Modulation moduliert ist,
  • - wobei die Bestromung der ersten horizontalen Leitung (LH1) bis auf besagte Phasenverschiebung zeitlich parallel zur Bestromung der ersten vertikalen Leitung (LV1) erfolgt und
  • - Bestromen der ersten horizontalen Leitung (LH1) mit einem ersten horizontalen Gleichstrom (IHG1) mit einem ersten horizontalen Stromwert, wobei der erste horizontale Stromwert einen Betrag von 0A haben kann;
  • - Bestromen der ersten vertikalen Leitung (LV1) mit einem ersten vertikalen Gleichstrom (IVG1) mit einem ersten vertikalen Stromwert, wobei der erste vertikale Stromwert einen Betrag von 0A haben kann;
  • - Bestromen der zweiten horizontalen Leitung (LH2) mit einem zweien horizontalen Gleichstrom (IHG2) mit dem ersten horizontalen Stromwert, wobei der erste horizontale Stromwert einen Betrag von 0A haben kann;
  • - Bestromen der zweiten vertikalen Leitung (LV2) mit einem zweiten vertikalen Gleichstrom (IVG2), dessen zweiter vertikaler Stromwert von dem ersten vertikaler Stromwert abweicht;
  • - wobei der zweite vertikale Stromwert und der erste vertikale Stromwert so gewählt sind,
  • - dass der Phasenvektor des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) eine Phasendrehung um den ersten Phasenwinkel φ₁ , insbesondere von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) oder einem ganzzahligen Vielfachen von π/4 ausführt, wenn sich der Phasenvektor des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) in einer ersten Position befindet und
  • - dass der Phasenvektor des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) keine Phasendrehung um den Phasenwinkel φ₁ , insbesondere von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) oder einem ganzzahligen Vielfachen von π/4, ausführt, wenn sich der Phasenvektor des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) nicht in der ersten Position sondern in einer zweiten Position befindet und
  • - dass der Phasenvektor des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) keine oder nur eine unwesentliche Phasendrehung ausführt;
  • - anschließendes Bestromen der zweiten horizontalen Leitung (LH2) mit einem zweiten horizontalen Stromanteil (IHM2) für eine zeitliche Dauer, die einem Phasenwinkel von φ₂ , insbesondere von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) odereinem ganzzahligen Vielfachen von π/4, der Rabi-Oszillation des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits entspricht,
  • - wobei der zweite horizontale Stromanteil (IHM2) mit einer zweiten Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW2 ) mit einer zweiten horizontalen Modulation moduliert ist;
  • - Bestromen der zweiten vertikalen Leitung (LV2) mit einem zweiten vertikalen Stromanteil (IVM2) für eine zeitliche Dauer, die einem Phasenwinkel von φ₂ , insbesondere von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) odereinem ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer der Rabi-Oszillation des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits entspricht,
  • - wobei der zweite vertikale Stromanteil (IVM2) mit einer zweiten vertikalen Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW2 ) mit einer zweiten vertikalen Modulation moduliert ist,
  • - wobei die Bestromung der zweiten horizontalen Leitung (LH2) bis auf die besagte Phasenverschiebung zeitlich parallel zur Bestromung der zweiten vertikalen Leitung (LV2) erfolgt und
  • - Bestromen der zweiten horizontalen Leitung (LH2) mit einem zweiten horizontalen Gleichstromanteil (IHG2) mit einem zweiten horizontalen Stromwert, wobei der zweite horizontalen Stromwert von 0A sein kann;
  • - Bestromen der zweiten vertikalen Leitung (LV2) mit einem zweiten vertikalen Gleichstromanteil (IVG2) mit einem zweiten vertikalen Stromwert, wobei der zweite vertikale Stromwert von 0A sein kann;
  • - Bestromen der ersten horizontalen Leitung (LH1) mit einem ersten horizontalen Gleichstromanteil (IHG1) mit einem ersten horizontalen Stromwert, wobei der erste horizontalen Stromwert von 0A sein kann;
  • - Bestromen der ersten vertikalen Leitung (LV1) mit einem ersten vertikalen Gleichstromanteil (IVG1) mit einem ersten vertikalen Stromwert, wobei der erste vertikale Stromwert von dem zweiten vertikalen Stromwert abweicht;
  • - wobei der erste vertikale Stromwert und der zweite vertikale Stromwert nun so gewählt sind,
  • - dass der Phasenvektor des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) eine Phasendrehung um den Winkel φ₂ , insbesondere von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) oder einem ganzzahligen Vielfachen von π/4, ausführt, wenn sich der Phasenvektor des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) in einer ersten Position befindet und
  • - dass der Phasenvektor des zweiten Quantenpunkts (NV2) des zweiten Quantenbits (QUB2) keine Phasendrehung um den Winkel φ₂ , insbesondere von π/4 oder π/2 (Hadamard-Gate) oder 3π/4 oder π (Not-Gate) oder einem ganzzahligen Vielfachen von π/4, ausführt, wenn sich der Phasenvektor des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) nicht in der ersten Position sondern in einer zweiten Position befindet und
  • - dass der Phasenvektor des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) dann keine Phasendrehung ausführt.
  234. Method of performing a CNOT manipulation on a quantum register ( QUREG ), hereinafter referred to as ELEKTRON-ELEKTRON-CNOT, according to one or more of the characteristics 93 to 103
  • - where the substrate ( D. ) of the quantum register ( QUREG ) the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) and the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) is common and
  • - where the quantum dot ( NV ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) the first quantum dot ( NV1 ) is and
  • - where the quantum dot ( NV ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) the second quantum dot ( NV2 ) is and
  • - where the horizontal line ( LH ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) hereinafter as the first horizontal line ( LH1 ) is designated and
  • - where the horizontal line ( LH ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) hereinafter referred to as the second horizontal line ( LH2 ) is designated and
  • - where the vertical line ( LV ) of the first quantum bit ( QUB1 ) of the quantum register ( QUREG ) hereinafter referred to as the first vertical line ( LV1 ) is designated and
  • - where the vertical line ( LV ) of the second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) hereinafter referred to as the second vertical line ( LV2 ) is designated and
  • - where the first horizontal line ( LH1 ) equal to the second horizontal line ( LH2 ) can be and
  • - where the first vertical line ( LV1 ) equal to the second vertical line ( LH2 ) when the first horizontal line ( LH1 ) not equal to the second horizontal line ( LH2 ) is with the steps
  • - energizing the first horizontal line ( LH1 ) with a first horizontal flow component of the first horizontal flow ( IH1 ) for a duration that corresponds to a first phase angle of φ ₁ , in particular of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) or an integer multiple of π / 4, the period of the Rabi oscillation of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) corresponds to
  • - whereby the first horizontal current component has a first microwave resonance frequency ( f _MW1 ) is modulated with a first horizontal modulation;
  • - energizing the first vertical line ( LV1 ) with a first vertical flow component of the first vertical flow ( IV1 ) for a duration that corresponds to the first phase angle of φ ₁ , in particular of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) or an integer multiple of π / 4, the period of the Rabi oscillation of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) corresponds to
  • - where the first vertical current component has a first microwave resonance frequency ( f _MW1 ) is modulated with a first vertical modulation,
  • - where the energization of the first horizontal line ( LH1 ) except for the said phase shift in time parallel to the energization of the first vertical line ( LV1 ) takes place and
  • - energizing the first horizontal line ( LH1 ) with a first horizontal direct current ( IHG1 ) with a first horizontal current value, wherein the first horizontal current value can have an amount of 0A;
  • - energizing the first vertical line ( LV1 ) with a first vertical direct current ( IVG1 ) having a first vertical current value, wherein the first vertical current value can have a magnitude of 0A;
  • - energizing the second horizontal line ( LH2 ) with a two horizontal direct current ( IHG2 ) with the first horizontal current value, wherein the first horizontal current value can have an amount of 0A;
  • - energizing the second vertical line ( LV2 ) with a second vertical direct current ( IVG2 ), the second vertical current value of which deviates from the first vertical current value;
  • - wherein the second vertical current value and the first vertical current value are chosen so
  • - that the phase vector of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) a phase rotation by the first phase angle φ ₁ , in particular of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) or an integer multiple of π / 4, if the phase vector of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) is in a first position and
  • - that the phase vector of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) no phase rotation by the phase angle φ ₁ , in particular of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) or an integer multiple of π / 4, if the phase vector of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) is not in the first position but in a second position and
  • - that the phase vector of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) carries out no or only an insignificant phase shift;
  • - Subsequent energization of the second horizontal line ( LH2 ) with a second horizontal flow component ( IHM2 ) for a duration corresponding to a phase angle of φ ₂ , in particular from π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) or an integer multiple of π / 4, the Rabi oscillation of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit,
  • - where the second horizontal flow component ( IHM2 ) with a second microwave resonance frequency ( f _MW2 ) is modulated with a second horizontal modulation;
  • - energizing the second vertical line ( LV2 ) with a second vertical current component ( IVM2 ) for a duration corresponding to a phase angle of φ ₂ , in particular of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) or an integer multiple of π / 4 of the period of the Rabi oscillation of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit,
  • - where the second vertical current component ( IVM2 ) with a second vertical microwave resonance frequency ( f _MW2 ) is modulated with a second vertical modulation,
  • - where the energization of the second horizontal line ( LH2 ) except for the said phase shift, parallel to the energization of the second vertical line ( LV2 ) takes place and
  • - energizing the second horizontal line ( LH2 ) with a second horizontal direct current component ( IHG2 ) having a second horizontal current value, wherein the second horizontal current value can be 0A;
  • - energizing the second vertical line ( LV2 ) with a second vertical direct current component ( IVG2 ) having a second vertical current value, wherein the second vertical current value can be 0A;
  • - energizing the first horizontal line ( LH1 ) with a first horizontal direct current component ( IHG1 ) having a first horizontal current value, wherein the first horizontal current value may be 0A;
  • - energizing the first vertical line ( LV1 ) with a first vertical direct current component ( IVG1 ) having a first vertical current value, the first vertical current value differing from the second vertical current value;
  • - where the first vertical current value and the second vertical current value are now chosen so
  • - that the phase vector of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) a phase rotation by the angle φ ₂ , in particular of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) or an integer multiple of π / 4, if the phase vector of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) is in a first position and
  • - that the phase vector of the second quantum dot ( NV2 ) of the second quantum bit ( QUB2 ) no phase rotation by the angle φ ₂ , in particular of π / 4 or π / 2 (Hadamard gate) or 3π / 4 or π (not gate) or an integer multiple of π / 4, if the phase vector of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) is not in the first position but in a second position and
  • - that the phase vector of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) then does not perform any phase rotation.
• 235. Verfahren nach Merkmal 234
  • - wobei die erste horizontale Modulation um +/- π/2 der Periodendauer der ersten Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW1 ) gegenüber der ersten vertikalen Modulation phasenverschoben ist, und/oder
  • - wobei die zweite horizontale Modulation um +/- π/2 der Periode der zweiten Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW2 ) gegenüber der zweiten vertikalen Modulation phasenverschoben ist.
  235. Procedure by feature 234
  • - where the first horizontal modulation is +/- π / 2 of the period of the first microwave resonance frequency ( f _MW1 ) is out of phase with the first vertical modulation, and / or
  • - where the second horizontal modulation is +/- π / 2 the period of the second microwave resonance frequency ( f _MW2 ) is out of phase with the second vertical modulation.

QUANTUMCOMPUTING 236-238QUANTUMCOMPUTING 236-238

• 236. Verfahren zum Betreiben eines Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) mit den Schritten
  • - Zurücksetzen der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG);
  • - Einmaliges oder mehrfaches Manipulieren der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG);
  • - Speichern des Manipulationsergebnisses;
  • - Zurücksetzen der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG);
  • - Zurücklesen der gespeicherten Manipulationsergebnisse;
  • - Auslesen des Zustands der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG).
  236. Method for operating a nucleus-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG) with the steps
  • - Resetting the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the nucleus-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG);
  • - One-time or multiple manipulation of the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the nucleus-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG);
  • - Saving the manipulation result;
  • - Resetting the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the nucleus-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG);
  • - Reading back the stored manipulation results;
  • - Reading out the state of the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the nucleus-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG).
• 237. Verfahren zum Betreiben eines Quantenregisters und/oder eines Quantenbits nach Merkmal 236,
  • - wobei das Zurücksetzen der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Merkmale 140 bis 143 erfolgt und/oder
  • - wobei das einmalige oder mehrfache Manipulieren der Quantenzustände der der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Merkmale 144 bis 149 und/oder 155 bis 197 erfolgt und/oder
  • - wobei das Speichern des Manipulationsergebnisses mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Merkmale 200 bis 221 erfolgt und/oder
  • - wobei das zweite Zurücksetzen der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Merkmale 140 bis 143 erfolgt und/oder
  237. Method of operating a quantum register and / or a quantum bit by feature 236 ,
  • - where resetting the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) by means of a method according to one or more of the features 140 to 143 takes place and / or
  • - where the single or multiple manipulation of the quantum states of the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) by means of a method according to one or more of the features 144 to 149 and or 155 to 197 takes place and / or
  • - the storage of the manipulation result by means of a method according to one or more of the features 200 to 221 takes place and / or
  • - where the second reset of the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) by means of a method according to one or more of the features 140 to 143 takes place and / or
• - wobei das Zurücklesen der gespeicherten Manipulationsergebnisse mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Merkmale 200 bis 221 erfolgt und/oder- The reading back of the stored manipulation results by means of a method according to one or more of the features 200 to 221 takes place and / or
• - wobei das Auslesen des Zustands der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Quantenregisters (QUREG) und/oder des Quantenpunkts (NV) des Quantenbits (QUB) mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Merkmale 232 bis 233 erfolgt.- where reading out the state of the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) and / or the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) by means of a method according to one or more of the features 232 to 233 he follows.
• 238. Verfahren zum Betreiben eines Quantenregisters (QUREG) und/oder eines Quantenbits (QUB) mit den Schritten
  • - Zurücksetzen der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Merkmale 140 bis 143;
  • - Einmaliges oder mehrfaches Manipulieren der Quantenzustände der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Merkmale 144 bis 149 und/oder 155 bis 197;
  • - Speichern des Manipulationsergebnisses mittels eines Verfahrens einem oder mehreren der Merkmale 200 bis 221;
  • - Zurücksetzen der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Merkmale 140 bis 143;
  • - Zurücklesen der gespeicherten Manipulationsergebnisse mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Merkmale 200 bis 221;
  • - Auslesen des Zustands der der Quantenpunkte (NV) der Quantenbits (QUB1, QUB2) des Quantenregisters (QUREG) und/oder des Quantenpunkts (NV) des Quantenbits (QUB) mittels eines Verfahrens ach einem oder mehreren der Merkmale 232 bis 233.
  238. Procedure for operating a quantum register ( QUREG ) and / or a quantum bit ( QUB ) with the steps
  • - Resetting the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) by means of a method according to one or more of the features 140 to 143 ;
  • - One-time or multiple manipulation of the quantum states of the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) by means of a method according to one or more of the features 144 to 149 and or 155 to 197 ;
  • - Saving the manipulation result by means of a method for one or more of the features 200 to 221 ;
  • - Resetting the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG) by means of a method according to one or more of the features 140 to 143 ;
  • - Reading back the stored manipulation results by means of a method according to one or more of the features 200 to 221 ;
  • - Reading out the state of the quantum dots ( NV ) of the quantum bits ( QUB1 , QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) and / or the quantum dot ( NV ) of the quantum bit ( QUB ) by means of a method according to one or more of the characteristics 232 to 233 .

QUANTENHARDWARE 239QUANTUM HARDWARE 239

QUANTENBUS 239-241QUANTUM BUS 239-241

• 239. Quantenbus (QUBUS) mit n Quantenbits (QUB1 bis QUBn), mit n als ganzer positiver Zahl, mit n≥2, mit einem ersten Kernquantenbit (CQUB1), mit einem n-ten Kernquantenbit (CQUBn), wobei die n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) von 1 bis n durchnummeriert werden können, wobei ein j-tes Quantenbit (QUBj) ein beliebiges dieser n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) mit 1<j<n ist, das nur zu berücksichtigen ist wenn n>2 gilt, und wobei jedes j-te Quantenbit (QUBj) ein Vorgängerquantenbit (QUB(j-1)) besitzt und wobei jedes j-te Quantenbit (QUBj) ein Nachfolgerquantenbit (QUB(j+1)) besitzt und wobei das erste Quantenbit (QUB1) mit dem ersten Kernquantenbit (CQUB1) ein erstes Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG1) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 bildet und wobei das n-te Quantenbit (QUBn) mit dem n-ten Kernquantenbit (CQUBn) ein n-tes Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREGn) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 bildet und wobei das erste Quantenbit (QUB1) mit dem zweiten Quantenbit (QUB2) ein erstes Elektron-Elektron-Quantenregister (QUREG1) bildet und wobei das n-te Quantenbit (QUBn) mit dem (n-1)-ten Quantenbit (QUB(n-1)) ein (n-1)-tes Elektron-Elektron-Quantenregister (QUREG(n-1)) bildet und wobei jedes der anderen n-2 Quantenbits, im Folgenden als j-tes Quantenbit (QUBj) mit 1<j<n bezeichnet, wenn n>2 ist,
  • - mit seinem Vorgängerquantenbit (QUB(j-1)) ein (j-1)-tes Quantenregister (QUREG(j-1)) bildet und
  • - mit seinem Nachfolgerquantenbit (QUB(j+1)) ein j-tes Quantenregister (QUREGj) bildet
  • - sodass sich eine geschlossene Kette mit zwei Kern-Elektron-Quantenregistern (CEQUREG1, CEQUREGn) und n-1 Quantenregistern (QUREG1 bis QUREG(n-1)) zwischen dem ersten Kernquantenbit (CQUB1) und dem n-ten Kernquantenbit (CQUBn) ergibt.
  239. Quantum Bus ( QUBUS ) with n quantum bits ( QUB1 to QUBn ), with n as a whole positive number, with n≥2, with a first nuclear quantum bit ( CQUB1 ), with an n-th nuclear quantum bit (CQUBn), where the n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) can be numbered from 1 to n, where a jth quantum bit ( QUBj ) any of these n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) with 1 <j <n, which only needs to be taken into account if n> 2, and where every jth quantum bit ( QUBj ) has a preceding quantum bit (QUB (j-1)) and where every jth quantum bit ( QUBj ) has a successor quantum bit (QUB (j + 1)) and where the first quantum bit ( QUB1 ) with the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) a first nuclear electron quantum register (CEQUREG1) according to one or more of the characteristics 79 to 90 forms and where the nth quantum bit ( QUBn ) with the nth nuclear quantum bit (CQUBn) an nth nuclear electron quantum register (CEQUREGn) according to one or more of the characteristics 79 to 90 forms and where the first quantum bit ( QUB1 ) with the second quantum bit ( QUB2 ) forms a first electron-electron quantum register (QUREG1) and where the nth quantum bit ( QUBn ) forms an (n-1) -th electron-electron quantum register (QUREG (n-1)) with the (n-1) th quantum bit (QUB (n-1)) and where each of the other n-2 quantum bits , hereinafter referred to as the jth quantum bit ( QUBj ) denoted by 1 <j <n if n> 2,
  • - forms a (j-1) -th quantum register (QUREG (j-1)) with its predecessor quantum bit (QUB (j-1)) and
  • - forms a jth quantum register (QUREGj) with its successor quantum bit (QUB (j + 1))
  • - so that there is a closed chain with two nuclear electron quantum registers (CEQUREG1, CEQUREGn) and n-1 quantum registers (QUREG1 to QUREG (n-1)) between the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and the n-th core quantum bit (CQUBn).
• 240. Quantenbus (QUBUS) mit n Quantenbits (QUB1 bis QUBn), mit n als ganzer positiver Zahl, mit n≥2, mit einer ersten QuantenALU (QUALU1), mit einen n-ten QuantenALU (QUALUn), wobei die n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) von 1 bis n durchnummeriert werden können, wobei das erste Quantenbit (QUB1) das Quantenbit (QUB1) der ersten QuantenALUs (QUALU1) ist und wobei das n-te Quantenbit (QUBn) das Quantenbit (QUBn) der n-ten QuantenALUs (QUALUn) ist und wobei ein j-tes Quantenbit (QUBj) ein beliebiges dieser n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) mit 1<j<n ist, das nur zu berücksichtigen ist wenn n>2 gilt, und wobei jedes j-te Quantenbit (QUBj) ein Vorgängerquantenbit (QUB(j-1)) besitzt und wobei jedes j-te Quantenbit (QUBj) ein Nachfolgerquantenbit (QUB(j+1)) besitzt und wobei das erste Quantenbit (QUB1) mit dem zweiten Quantenbit (QUB2) ein erstes Elektron-Elektron-Quantenregister (QUREG1) bildet und wobei das n-te Quantenbit (QUBn) mit dem (n-1)-ten Quantenbit (QUB(n-1)) ein (n-1)-tes Elektron-Elektron-Quantenregister (QUREG(n-1)) bildet und wobei jedes der anderen n-2 Quantenbits, im Folgenden als j-tes Quantenbit (QUBj) mit 1<j<n bezeichnet, wenn n>2 ist,
  • - mit seinem Vorgängerquantenbit (QUB(j-1)) ein (j-1)-tes Quantenregister (QUREG(j-1)) bildet und
  • - mit seinem Nachfolgerquantenbit (QUB(j+1)) ein j-tes Quantenregister (QUREGj) bildet
  • - sodass sich eine geschlossene Kette von n-1 Quantenregistern (QUREG1 bis QUREG(n-1)) zwischen dem ersten Kernquantenbit (CQUB1) und dem n-ten Kernquantenbit (CQUBn) ergibt.
  240. Quantum Bus ( QUBUS ) with n quantum bits ( QUB1 to QUBn ), with n as a whole positive number, with n≥2, with a first quantum ALU ( QUALU1 ), with an n-th quantum ALU (QUALUn), where the n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) can be numbered from 1 to n, whereby the first quantum bit ( QUB1 ) the quantum bit ( QUB1 ) of the first quantum ALUs ( QUALU1 ) and where the nth quantum bit ( QUBn ) the quantum bit ( QUBn ) of the nth quantum ALUs ( QUALUn ) and where a jth quantum bit ( QUBj ) any of these n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) with 1 <j <n, which only needs to be taken into account if n> 2, and where every jth quantum bit ( QUBj ) has a preceding quantum bit (QUB (j-1)) and where every jth quantum bit ( QUBj ) has a successor quantum bit (QUB (j + 1)) and where the first quantum bit ( QUB1 ) with the second quantum bit ( QUB2 ) a first electron-electron quantum register ( QUREG1 ) and where the nth quantum bit ( QUBn ) forms an (n-1) -th electron-electron quantum register (QUREG (n-1)) with the (n-1) th quantum bit (QUB (n-1)) and where each of the other n-2 quantum bits , hereinafter referred to as the jth quantum bit ( QUBj ) denoted by 1 <j <n if n> 2,
  • - forms a (j-1) -th quantum register (QUREG (j-1)) with its predecessor quantum bit (QUB (j-1)) and
  • - forms a jth quantum register (QUREGj) with its successor quantum bit (QUB (j + 1))
  • - so that there is a closed chain of n-1 quantum registers (QUREG1 to QUREG (n-1)) between the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and the n-th core quantum bit (CQUBn).
• 241. Quantenbus nach einem oder mehreren der Ansprüche 239 bis 240
  • - wobei der Quantenbus lineare Abschnitte (27) und/oder eine Verzweigung (29) und/oder einen Knick (28) oder eine Schleife (30) aufweist.
  241. Quantum bus according to one or more of Claims 239 to 240
  • - where the quantum bus is linear sections ( 27 ) and / or a branch ( 29 ) and / or a kink ( 28 ) or a loop ( 30th ) having.
• 242. Quantenbus nach einem oder mehreren der Ansprüche 239 bis 241
  • - wobei der Quantenbus mit Mitteln (HD1 bis HDn, HS1 bis HSn, and HD1 bis VDn, VS1 bis VSn, CBA, CBB, µC) versehen ist, um den Spin der Elektronenkonfiguration des n-ten Quantenpunkts (NVn) der n-ten QuantenAlu (QUALUn) und/oder den Kernspin eines Kernquantenpunkts (Cln) der n-ten QuantenAlu (QUALUn) in Abhängigkeit von der Elektronenkonfiguration des ersten Quantenpunkts (NV1) der ersten QuantenAlu (QUALU1) und/oder den Kernspin eines Kernquantenpunkts (CI1) der ersten QuantenAlu (QUALUn) mit Hilfe von Quantenbits der n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) zu ändern.
  242. Quantum bus according to one or more of Claims 239 to 241
  • - whereby the quantum bus with means ( HD1 up to HDn, HS1 to HSn, and HD1 to VDn, VS1 to VSn, CBA , CBB , µC) is provided to determine the spin of the electron configuration of the n-th quantum dot (NVn) of the n-th quantum aluminum (QUALUn) and / or the nuclear spin of a nuclear quantum dot (Cln) of the n-th quantum aluminum (QUALUn) depending on the electron configuration of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum aluminum ( QUALU1 ) and / or the nuclear spin of a nuclear quantum dot ( CI1 ) the first quantum aluminum (QUALUn) with the help of quantum bits of the n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) to change.

QUANTENBUSBETRIEBQUANTUM BUS OPERATION

• 243. Verfahren zum Austausch, insbesondere Spin-Austauch, der Quanteninformation, insbesondere der Spin-Information, des j-ten Quantenpunkts (NVj) eines j-ten Quantenbits (QUBj) mit der Quanteninformation, insbesondere der Spin-Information des (j+1)-ten Quantenpunkt (NV(j+1)) des nachfolgenden (j+1)-ten Quantenbits (QUB(j+1)) eines Quantenbusses (QUBUS) nach einem oder mehreren Merkmalen der Merkmale 239 bis 241 Durchführen einer ELEKTRON-ELEKTRON-CNOT -Operation gemäß Merkmal 234
  • - mit dem j-ten Quantenbit (QUBj) als erstes Quantenbit (QUB1) der ELEKTRON-ELEKTRON-CNOT -Operation gemäß Merkmal 234 und
  • - mit dem (j+1)-ten Quantenbit (QUB(j+1)) als zweites Quantenbit (QUB2) der ELEKTRON-ELEKTRON-CNOT -Operation gemäß Merkmal 234.
  243. Method for the exchange, especially spin exchange, of the quantum information, especially the spin information, of the jth quantum dot (NVj) of a jth quantum bit ( QUBj ) with the quantum information, in particular the spin information of the (j + 1) th quantum dot (NV (j + 1)) of the subsequent (j + 1) th quantum bit (QUB (j + 1)) of a quantum bus ( QUBUS ) according to one or more characteristics of the characteristics 239 to 241 Carrying out an ELEKTRON-ELEKTRON-CNOT operation according to feature 234
  • - with the j-th quantum bit ( QUBj ) as the first quantum bit ( QUB1 ) of the ELEKTRON-ELEKTRON-CNOT operation according to feature 234 and
  • - with the (j + 1) th quantum bit (QUB (j + 1)) as the second quantum bit ( QUB2 ) of the ELEKTRON-ELEKTRON-CNOT operation according to feature 234 .
• 244. Verfahren zum Verschränken des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) mit dem ersten Kernquantenpunkt (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) eines Quantenbusses (QUBUS) nach einem oder mehreren Merkmalen der Merkmale 239 bis 241 Durchführen einer Elektron-Kern-Austausch-Operation, insbesondere gemäß einem oder mehreren der Merkmale 200 bis 216, insbesondere eine Kern-Elektron-ENTENGLEMENT-Operation nach Merkmal 214 und/oder 215;
  • - mit dem ersten Quantenbit (QUB1) als Quantenbit (QUB) der besagten Elektron-Kern-Austausch-Operation und
  • - mit dem ersten Kernquantenbit (CQUB1) als Kernquantenbit (CQUB) der besagten Elektron-Kern-Austausch-Operation.
  244. Procedure for entangling the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) with the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) of a quantum bus ( QUBUS ) according to one or more characteristics of the characteristics 239 to 241 Carrying out an electron-nucleus exchange operation, in particular according to one or more of the features 200 to 216 , in particular a nucleus-electron-ENTENGLEMENT operation by feature 214 and or 215 ;
  • - with the first quantum bit ( QUB1 ) as a quantum bit ( QUB ) the said electron-nucleus exchange operation and
  • - with the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) as nuclear quantum bit ( CQUB ) the said electron-nucleus exchange operation.
• 245. Verfahren zum Verschränken des n-ten Quantenpunkts (NVn) des n-ten Quantenbits (QUBn) mit dem n-ten Kernquantenpunkt (Cln) des n-ten Kernquantenbits (CQUBn) eines Quantenbusses (QUBUS) nach einem oder mehreren Merkmalen der Merkmale 239 bis 241 Durchführen einer Elektron-Kern-Austausch-Operation, insbesondere gemäß einem oder mehreren der Merkmale 200 bis 216, insbesondere eine Kern-Elektron-ENTENGLEMENT-Operation nach Merkmal 214 und/oder 215;
  • - mit dem n-ten Quantenbit (QUBn) als Quantenbit (QUB) der besagten Elektron-Kern-Austausch-Operation und
  • - mit dem n-ten Kernquantenbit (CQUBn) als Kernquantenbit (CQUB) der besagten Elektron-Kern-Austausch-Operation.
  245. Method for entangling the n-th quantum dot (NVn) of the n-th quantum bit ( QUBn ) with the n-th nuclear quantum dot (Cln) of the n-th nuclear quantum bit (CQUBn) of a quantum bus ( QUBUS ) according to one or more characteristics of the characteristics 239 to 241 Carrying out an electron-nucleus exchange operation, in particular according to one or more of the features 200 to 216 , in particular a nucleus-electron-ENTENGLEMENT operation by feature 214 and or 215 ;
  • - with the nth quantum bit ( QUBn ) as a quantum bit ( QUB ) the said electron-nucleus exchange operation and
  • - with the n-th core quantum bit (CQUBn) as the core quantum bit ( CQUB ) the said electron-nucleus exchange operation.
• 246. Verfahren zum Verschränken des ersten Kernquantenbits (CQUB1) mit dem n-ten Kernquantenbit (CQUBn) eines Quantenbusses (QUBUS) nach einem oder mehreren Merkmalen der Merkmale 239 bis 241
  • - ggf. vorausgehendes Löschen der n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) des Quantenbusses (QUBUS), insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Merkmale 140, zur Initialisierung des Quantenbusses (QUBUS);
  • - anschließendes Verschränken des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) mit dem ersten Kernquantenpunkt (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) des Quantenbusses (QUBUS), insbesondere durch Anwendung eines Verfahrens nach Merkmal 244.
  • - anschließendes wiederholtes Ausführen des folgenden Schrittes bis alle n-1 Quantenpunkte (NV2 bis NVn) mit ihrem Vorgängerquantenpunkt (NV1 bis NV(n-1)) verschränkt sind,
  • - wobei der folgende Schritt das Verschränken des j-ten Quantenpunkts (NVj) eines j-ten Quantenbits (QUBj) mit dem (j+1)-ten Quantenpunkt (NV(j+1)) des nachfolgenden (j+1)-ten Quantenbits (QUB(j+1)) des Quantenbusses (QUBUS), insbesondere nach einem Verfahren nach Merkmal 243 ist und wobei bei der ersten Anwendung dieses Schrittes j=1 gewählt ist und wobei bei den folgenden Anwendungen dieses Schrittes bis zum Erreichen der zuvor benannten Schleifenabbruchbedingung von j=n der neue Index j=j+1 gewählt wird;
  • - anschließendes Verschränken des n-ten Quantenpunkts (NVn) des n-ten Quantenbits (QUBn) mit dem n-ten Kernquantenpunkt (Cln) des n-ten Kernquantenbits (CQUBn) des Quantenbusses (QUBUS), insbesondere durch Anwendung eines Verfahrens nach Merkmal 245.
  246. Method for entangling the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) with the n-th core quantum bit (CQUBn) of a quantum bus ( QUBUS ) according to one or more characteristics of the characteristics 239 to 241
  • - if necessary, previous deletion of the n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) of the quantum bus ( QUBUS ), in particular by means of a method according to one or more of the features 140 , to initialize the quantum bus ( QUBUS );
  • - subsequent entanglement of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) with the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) of the quantum bus ( QUBUS ), in particular by using a method according to feature 244 .
  • - then repeated execution of the following step until all n-1 quantum dots ( NV2 to NVn) with its predecessor quantum dot ( NV1 until NV (n-1)) are entangled,
  • - where the following step entangles the j-th quantum dot (NVj) of a j-th quantum bit ( QUBj ) with the (j + 1) th quantum dot (NV (j + 1)) of the subsequent (j + 1) th quantum bit (QUB (j + 1)) of the quantum bus ( QUBUS ), in particular according to a method by feature 243 and where j = 1 is selected for the first application of this step and where the new index j = j + 1 is selected for the following applications of this step until the previously named loop termination condition of j = n is reached;
  • - subsequent entanglement of the n-th quantum dot (NVn) of the n-th quantum bit ( QUBn ) with the n-th nuclear quantum dot (Cln) of the n-th nuclear quantum bit (CQUBn) of the quantum bus ( QUBUS ), in particular by using a method according to feature 245 .
• 247. Verfahren zum Verschränken des ersten Kernquantenbits (CQUB1) mit dem n-ten Kernquantenbit (CQUBn) eines Quantenbusses (QUBUS) nach einem oder mehreren Merkmalen der Merkmale 239 bis 241 und nach Merkmal 246
  • - Durchführen eines Verfahrens nach Merkmal 246
  • - anschließendes erneutes wiederholtes Ausführen des folgenden Schrittes bis alle n-1 Quantenpunkte (NV2 bis NVn) mit ihrem Vorgängerquantenpunkt (Nv1 bis NV(n-1)) verschränkt sind,
  • - wobei der folgende Schritt der Spin-Austausch des j-ten Quantenpunkts (NVj) eines j-ten Quantenbits (QUBj) mit dem (j+1)-ten Quantenpunkt (NV(j+1)) des nachfolgenden (j+1)-ten Quantenbits (QUB(j+1)) des Quantenbusses (QUBUS), insbesondere nach einem Verfahren nach Merkmal 243 ist und wobei bei der ersten Anwendung dieses Schrittes j=n gewählt ist und wobei bei den folgenden Anwendungen dieses Schrittes bis zum Erreichen der zuvor benannten Schleifenabbruchbedingung von j=1 der neue Index j=j-1 gewählt wird;
  • - anschließender Spin-Austausch des ersten Quantenpunkts (NV1) des ersten Quantenbits (QUB1) mit dem ersten Kernquantenpunkt (CI1) des ersten Kernquantenbits (CQUB1) des Quantenbusses (QUBUS), insbesondere durch Anwendung eines Verfahrens nach Merkmal 244.
  247. Method for entangling the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) with the n-th core quantum bit (CQUBn) of a quantum bus ( QUBUS ) according to one or more characteristics of the characteristics 239 to 241 and by feature 246
  • - Carrying out a method according to feature 246
  • - then repeated repeated execution of the following step until all n-1 quantum dots ( NV2 to NVn) with its predecessor quantum dot ( Nv1 until NV (n-1)) are entangled,
  • - where the following step is the spin exchange of the j-th quantum dot (NVj) of a j-th quantum bit ( QUBj ) with the (j + 1) th quantum dot (NV (j + 1)) of the subsequent (j + 1) th quantum bit (QUB (j + 1)) of the quantum bus ( QUBUS ), in particular according to a method by feature 243 is and where in the first application of this step j = n is selected and where in the subsequent applications of this step until the aforementioned loop termination condition of j = 1 is reached, the new index j = j-1 is selected;
  • - subsequent spin exchange of the first quantum dot ( NV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) with the first nuclear quantum dot ( CI1 ) of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) of the quantum bus ( QUBUS ), in particular by using a method according to feature 244 .
• 248. Verfahren zum Verschränken des ersten Kernquantenbits (CQUB1) mit dem n-ten Kernquantenbit (CQUBn) eines Quantenbusses (QUBUS) nach einem oder mehreren Merkmalen der Merkmale 239 bis 241 und nach Merkmal 246 und/oder und nach Merkmal 247
  • - Durchführen eines Verfahrens nach Merkmal 246
  • - ggf. Durchführen eines Verfahrens nach Merkmal 247
  • - abschließendes Löschen der n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) des Quantenbusses (QUBUS), insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Merkmale 140, zur Neutralisierung des Quantenbusses (QUBUS);
  248. Method for entangling the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) with the n-th core quantum bit (CQUBn) of a quantum bus ( QUBUS ) according to one or more characteristics of the characteristics 239 to 241 and by feature 246 and / or and by feature 247
  • - Carrying out a method according to feature 246
  • - If necessary, carrying out a method according to feature 247
  • - final deletion of the n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) of the quantum bus ( QUBUS ), in particular by means of a method according to one or more of the features 140 , to neutralize the quantum bus ( QUBUS );
• 249. Verfahren zum Verschränken des ersten Kernquantenbits (CQUB1) mit dem n-ten Kernquantenbit (CQUBn) eines Quantenbusses (QUBUS) nach einem oder mehreren Merkmalen der Merkmale 239 bis 241
  • - ggf. vorausgehendes Löschen der n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) des Quantenbusses (QUBUS), insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Merkmale 140, zur Initialisierung des Quantenbusses (QUBUS);
  • - ggf. vorausgehendes Löschen des ersten Kernquantenbits (CQUB1), insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Merkmale 141 bis 143;
  • - ggf. vorausgehendes Löschen des n-ten Kernquantenbits (CQUBn), insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Merkmale 141 bis 143;
  • - ggf. vorausgehendes nochmaliges Löschen des ersten Quantenbits (QUB1) und des n-ten Quantenbits bis QUBn) des Quantenbusses (QUBUS), insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Merkmale 140, zur Initialisierung des Quantenbusses (QUBUS);
  • - Durchführen eines Hadamard-Gates, insbesondere gemäß einem oder mehreren der Merkmale 144 bis 149, mit dem ersten Quantenbit (QUB1) als Quantenbit (QUB) des besagten Hadamard-Gates und
  • - Durchführen einer ELEKTRON-KERN- CNOT-Operation, insbesondere nach einem oder mehreren der Merkmale 205 bis 209, mit dem mit dem ersten Quantenbit (QUB1) und dem ersten Kernquantenbit (CQUB1) und
  • - wiederholtes Ausführen des folgenden Schrittes bis alle n-1 Quantenpunkte (NV2 bis NVn) mit ihrem Vorgängerquantenpunkt (NV1 bis NV(n-1)) verschränkt sind,
  • - wobei der folgende Schritt das Verschränken des j-ten Quantenpunkts (NVj) eines j-ten Quantenbits (QUBj) mit dem (j+1)-ten Quantenpunkt (NV(j+1)) des nachfolgenden (j+1)-ten Quantenbits (QUB(j+1)) des Quantenbusses (QUBUS), insbesondere mittels eines ELEKTRON-ELEKTRON-CNOTs nach einem oder mehreren der Merkmale 234 bis 235, ist und wobei insbesondere bei der ersten Anwendung dieses Schrittes j=1 gewählt ist und wobei dann insbesondere bei den folgenden Anwendungen dieses Schrittes bis zum Erreichen der zuvor benannten Schleifenabbruchbedingung von j=n der neue Index j=j+1 gewählt wird;
  • - Durchführen einer ELEKTRON-KERN- CNOT-Operation, insbesondere nach einem oder mehreren der Merkmale 205 bis 209, mit dem mit dem n-ten Quantenbit (QUBn) und dem n-ten Kernquantenbit (CQUBn).
  249. Method for entangling the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) with the n-th core quantum bit (CQUBn) of a quantum bus ( QUBUS ) according to one or more characteristics of the characteristics 239 to 241
  • - if necessary, previous deletion of the n quantum bits ( QUB1 to QUBn ) of the quantum bus ( QUBUS ), in particular by means of a method according to one or more of the features 140 , to initialize the quantum bus ( QUBUS );
  • - if necessary, previous deletion of the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ), in particular by means of a method according to one or more of the features 141 to 143 ;
  • - if necessary, previous deletion of the n-th core quantum bit (CQUBn), in particular by means of a method according to one or more of the features 141 to 143 ;
  • - if necessary, delete the first quantum bit again beforehand ( QUB1 ) and the n-th quantum bit to QUBn ) of the quantum bus ( QUBUS ), in particular by means of a method according to one or more of the features 140 , to initialize the quantum bus ( QUBUS );
  • - Performing a Hadamard gate, in particular according to one or more of the features 144 to 149 , with the first quantum bit ( QUB1 ) as a quantum bit ( QUB ) of the said Hadamard Gate and
  • - Carrying out an ELECTRON-KERN-CNOT operation, in particular according to one or more of the features 205 to 209 , with the one with the first quantum bit ( QUB1 ) and the first nuclear quantum bit ( CQUB1 ) and
  • - repeat the following step until all n-1 quantum dots ( NV2 to NVn) with its predecessor quantum dot ( NV1 until NV (n-1)) are entangled,
  • - where the following step entangles the j-th quantum dot (NVj) of a j-th quantum bit ( QUBj ) with the (j + 1) th quantum dot (NV (j + 1)) of the subsequent (j + 1) th quantum bit (QUB (j + 1)) of the quantum bus ( QUBUS ), in particular by means of an ELEKTRON-ELEKTRON-CNOT according to one or more of the features 234 to 235 , is and where in particular in the first application of this step j = 1 is selected and in which the new index j = j + 1 is then selected in particular in the following applications of this step until the previously named loop termination condition of j = n is reached;
  • - Carrying out an ELECTRON-KERN-CNOT operation, in particular according to one or more of the features 205 to 209 , with the one with the nth quantum bit ( QUBn ) and the n-th nuclear quantum bit (CQUBn).

QUANTENCOMPUTER 250-270QUANTUM COMPUTER 250 -270

• 250. Vorrichtung dadurch gekennzeichnet,
  • - dass sie zumindest eine Steuervorrichtung (µC) umfasst und
  • - dass sie zumindest eine Lichtquelle (LED) umfasst, die insbesondere eine LED und/oder ein Laser und/oder ein durchstimmbarer Laser sein kann, und
  • - dass sie zumindest einen Lichtquellentreiber (LEDDR) umfasst und
  • - dass sie zumindest eine der folgenden quantenbasierenden Teilvorrichtungen wie
    • - ein Quantenbit (QUB), insbesondere nach einem oder mehreren der Merkmale 1 bis 39, und/oder
    • - ein Quantenregister (QUREG), insbesondere nach einem oder mehreren der Merkmale 93 bis 103, und/oder
    • - ein Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG), insbesondere nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90, und/oder
    • - ein Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG), insbesondere nach einem oder mehreren der Merkmale 120 bis 124, und/oder
    • - eine Anordnung von Quantenpunkten (NV), insbesondere nach einem der Merkmale 125 bis 128, umfasst und/oder
    • - einen Quantenbus (QUBUS), insbesondere nach einem oder mehreren Merkmale der Merkmale 239 bis 241,
    umfasst und
  • - dass die Lichtquelle (LED) von dem Lichtquellentreiber (LEDDR) zeitweise in Abhängigkeit von einem Steuersignal der Steuervorrichtung (µC) mit elektrischer Energie versorgt wird und
  • - dass die Lichtquelle (LED) dazu geeignet und bestimmt ist, insbesondere mittels eines Verfahrens nach einem oder mehreren der Merkmale 140 bis 143, mindestens einen Teil der Quantenpunkte (NV) zurückzusetzen.
  250. Device characterized in that
  • - that they have at least one control device ( µC ) includes and
  • - that they have at least one light source ( LED ) includes, in particular a LED and / or a laser and / or a tunable laser, and
  • - that they have at least one light source driver ( LEDDR ) includes and
  • - that they at least one of the following quantum-based sub-devices such as
    • - a quantum bit ( QUB ), in particular according to one or more of the characteristics 1 to 39 , and or
    • - a quantum register ( QUREG ), in particular according to one or more of the characteristics 93 to 103 , and or
    • - a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), in particular according to one or more of the characteristics 79 to 90 , and or
    • - a core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG), in particular according to one or more of the characteristics 120 to 124 , and or
    • - an arrangement of quantum dots ( NV ), especially according to one of the characteristics 125 to 128 , includes and / or
    • - a quantum bus ( QUBUS ), in particular according to one or more characteristics of the characteristics 239 to 241 ,
    includes and
  • - that the light source ( LED ) from the light source driver ( LEDDR ) temporarily depending on a control signal from the control device ( µC ) is supplied with electrical energy and
  • - that the light source ( LED ) is suitable and intended for this, in particular by means of a method according to one or more of the features 140 to 143 , at least part of the quantum dots ( NV ) reset.
• 251. Vorrichtung dadurch gekennzeichnet,
  • - dass sie zumindest einen Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis umfasst und
  • - dass sie zumindest eine der folgenden quantenbasierenden Teilvorrichtungen wie
  • - ein Quantenbit (QUB), insbesondere nach einem oder mehreren der Merkmale 1 bis 39, und/oder
  • - ein Quantenregister (QUREG), insbesondere nach einem oder mehreren der Merkmale 93 bis 103, und/oder
  • - ein Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG), insbesondere nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 und/oder
  • - ein Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG), insbesondere nach einem oder mehreren der Merkmale 120 bis 124, und/oder
  • - eine Anordnung von Quantenpunkten (NV), insbesondere nach einem der Merkmale 125 bis 128, und/oder
  • - einen Quantenbus (QUBUS), insbesondere nach einem oder mehreren Merkmalen der Merkmale 239 bis 241,
  umfasst und
  • - dass der mindestens eine Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis Mittel aufweist, die einzeln oder zu mehreren in Gemeinschaft dazu eingerichtet und geeignet sind, zumindest eines der Verfahren, insbesondere nach den Merkmalen 135 bis 238, der Verfahrensgruppen
    • - Elektron-Kern-Austausch-Operation,
    • - Quantenbit-Rücksetzverfahren,
    • - Kern-Elektron-Quantenregister-Rücksetzverfahren,-
    • - Quantenbit-Mikrowellenansteuerverfahren,
    • - Kern-Elektron-Quantenregister-Radiowellenansteuerverfahren,
    • - Kernquantenbit-Radiowellenansteuerverfahren,
    • - Kern-Kern-Quantenregister-Radiowellenansteuerverfahren,
    • - selektives Quantenbit-Ansteuerverfahren, selektives Quantenregisteransteuerverfahren,
    • - Quantenbit-Bewertung,
    • - Quantencomputerergebnisextraktion,
    • - Quantumcomputing
  und/oder, insbesondere als ein Verfahren nach den Merkmalen 243 bis 246, einen Quantenbusbetrieb auszuführen.251. Device characterized in that
  • - That it comprises at least one circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit and
  • - that they at least one of the following quantum-based sub-devices such as
  • - a quantum bit ( QUB ), in particular according to one or more of the characteristics 1 to 39 , and or
  • - a quantum register ( QUREG ), in particular according to one or more of the characteristics 93 to 103 , and or
  • - a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), in particular according to one or more of the characteristics 79 to 90 and or
  • - a core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG), in particular according to one or more of the characteristics 120 to 124 , and or
  • - an arrangement of quantum dots ( NV ), especially according to one of the characteristics 125 to 128 , and or
  • - a quantum bus ( QUBUS ), in particular according to one or more characteristics of the characteristics 239 to 241 ,
  includes and
  • - That the at least one circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit has means which are set up and suitable individually or in groups for this purpose, at least one of the methods, in particular according to the features 135 to 238 , the procedural groups
    • - electron-nucleus exchange operation,
    • - quantum bit reset method,
    • - core electron quantum register reset procedure,
    • - quantum bit microwave control method,
    • - nuclear electron quantum register radio wave control method,
    • - nuclear quantum bit radio wave control method,
    • - core-core quantum register radio wave control method,
    • - selective quantum bit control method, selective quantum register control method,
    • - quantum bit evaluation,
    • - quantum computer result extraction,
    • - quantum computing
  and / or, in particular as a method according to the features 243 to 246 to perform a quantum bus operation.
• 252. Vorrichtung, insbesondere ein Quantencomputer,
  • - mit zumindest einer Steuervorrichtung, insbesondere einem Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis, und
  • - mit zumindest einer der folgenden quantenbasierenden Teilvorrichtungen wie
    • - einem Quantenbit (QUB), insbesondere nach einem oder mehreren der Merkmale 1 bis 39, und/oder
    • - einem Quantenregister (QUREG), insbesondere nach einem oder mehreren der Merkmale 93 bis 103, und/oder
    • - einem Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG), insbesondere nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 90 und/oder
    • - einem Kern-Elektron- Kern-Elektron-Quantenregister (CECEQUREG), insbesondere nach einem oder mehreren der Merkmale 120 bis 124, und/oder
    • - einer Quanten ALU (QUALU) nach einem oder mehreren der Merkmale 91 bis 92 und/oder
    • - einer Anordnung von Quantenpunkten (NV), insbesondere nach einem der Merkmale 125 bis 128, und/oder
    • - einem Quantenbus (QUBUS), insbesondere nach einem oder mehreren Merkmalen der Merkmale 239 bis 241,
  umfasst und
  • - wobei die Steuervorrichtung Mittel aufweist, die einzeln oder zu mehreren in Gemeinschaft dazu eingerichtet und geeignet sind, zumindest eines der Verfahren, insbesondere nach den Merkmalen 135 bis 238, der Verfahrensgruppen
    • - Elektron-Kern-Austausch-Operation,
    • - Quantenbit-Rücksetzverfahren,
    • - Kern-Elektron-Quantenregister-Rücksetzverfahren,-
    • - Quantenbit-Mikrowellenansteuerverfahren,
    • - Kern-Elektron-Quantenregister-Radiowellenansteuerverfahren,
    • - Kernquantenbit-Radiowellenansteuerverfahren,
    • - Kern-Kern-Quantenregister-Radiowellenansteuerverfahren,
    • - selektives Quantenbit-Ansteuerverfahren, selektives Quantenregisteransteuerverfahren,
    • - Quantenbit-Bewertung,
    • - Quantencomputerergebnisextraktion,
    • - Quantumcomputing
  und/oder
  • - , insbesondere als ein Verfahren nach den Merkmalen 243 bis 246, einen Quantenbusbetrieb
  auszuführen und
  • - wobei die Vorrichtung eine Magnetfeldkontrolle (MFC) mit mindestens einem Magnetfeldsensor (MFS) und mindesten einem Stellglied, insbesondere einer Magnetfeldkontrollvorrichtung (MFK), aufweist, um das Magnetfeld im Bereich der Vorrichtung durch aktive Regelung zu stabilisieren und
  Wobei insbesondere die Magnetfeldkontrolle (MFC) ein Teil der Steuervorrichtung ist oder von der Steuervorrichtung gesteuert wird. 252. device, in particular a quantum computer,
  • - With at least one control device, in particular a circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit, and
  • - With at least one of the following quantum-based sub-devices such as
    • - a quantum bit ( QUB ), in particular according to one or more of the characteristics 1 to 39 , and or
    • - a quantum register ( QUREG ), in particular according to one or more of the characteristics 93 to 103 , and or
    • - a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ), in particular according to one or more of the characteristics 79 to 90 and or
    • - a core-electron-core-electron quantum register (CECEQUREG), in particular according to one or more of the characteristics 120 to 124 , and or
    • - a quantum ALU ( QUALU ) according to one or more of the characteristics 91 to 92 and or
    • - an arrangement of quantum dots ( NV ), especially according to one of the characteristics 125 to 128 , and or
    • - a quantum bus ( QUBUS ), in particular according to one or more characteristics of the characteristics 239 to 241 ,
  includes and
  • - wherein the control device has means which are set up individually or in groups and are suitable for this purpose, at least one of the methods, in particular according to the features 135 to 238 , the procedural groups
    • - electron-nucleus exchange operation,
    • - quantum bit reset method,
    • - core electron quantum register reset procedure,
    • - quantum bit microwave control method,
    • - nuclear electron quantum register radio wave control method,
    • - nuclear quantum bit radio wave control method,
    • - core-core quantum register radio wave control method,
    • - selective quantum bit control method, selective quantum register control method,
    • - quantum bit evaluation,
    • - quantum computer result extraction,
    • - quantum computing
  and or
  • -, in particular as a method according to the characteristics 243 to 246 , a quantum bus company
  execute and
  • - wherein the device has a magnetic field control ( MFC ) with at least one magnetic field sensor ( MFS ) and at least one actuator, in particular a magnetic field control device ( MFK ), to stabilize the magnetic field in the area of the device by active regulation and
  In particular, the magnetic field control ( MFC ) is part of the control device or is controlled by the control device.

IC FÜR QUANTENCOMPUTER 253-IC FOR QUANTUM COMPUTER 253-

• 253. Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis, insbesondere für eine Vorrichtung nach einem oder mehreren der Merkmale 250 bis251,
  • - dass sie zumindest eine Steuervorrichtung (µC) umfasst und
  • - dass sie Mittel, die zur Ansteuerung zumindest einer der folgenden quantenbasierenden Teilvorrichtungen mit einem ersten anzusteuernden Quantenbit (QUB1) geeignet und/oder vorgesehen sind, umfasst, und zwar
    • - ein Quantenbits (QUB) nach einem oder mehreren der Merkmale 1 bis 39 und/oder
    • - ein Quantenregisters (QUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 93 bis 103 und/oder
    • - ein Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 79 bis 0 und/oder
    • - ein Kern-Elektron-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) nach einem oder mehreren der Merkmale 120 bis 124 und/oder
    • - eine Quanten ALU nach einem oder mehreren der Merkmale 91 bis 92 und/oder
    • - eine Anordnung von Quantenpunkten (NV) nach einem der Merkmale 125 bis 128 und/oder
    • - einen Quantenbus nach einem oder mehreren Merkmalen der Merkmale 239 bis 241 (QUBUS),
  • - wobei sie eine erste horizontale Treiberstufe (HD1) zur Ansteuerung des ersten anzusteuernden Quantenbits (QUB1) umfasst und
  • - wobei sie eine erste horizontale Empfängerstufe (HS1), die mit der ersten horizontalen Treiberstufe (HD1) eine Einheit bilden kann, zur Ansteuerung des ersten anzusteuernden Quantenbits (QUB1) umfasst und
  • - wobei sie eine erste vertikale Treiberstufe (VD1) zur Ansteuerung des ersten anzusteuernden Quantenbits (QUB1) umfasst und
  • - wobei sie eine erste vertikale Empfängerstufe (VS1), die mit der ersten vertikalen Treiberstufe (VD1) eine Einheit bilden kann, zur Ansteuerung des ersten anzusteuernden Quantenbits (QUB1) umfasst.
  253. Circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit, in particular for a device according to one or more of the features 250 to251,
  • - that they have at least one control device ( µC ) includes and
  • - that they have means for controlling at least one of the following quantum-based sub-devices with a first quantum bit to be controlled ( QUB1 ) are suitable and / or provided, namely
    • - a quantum bit ( QUB ) according to one or more of the characteristics 1 to 39 and or
    • - a quantum register ( QUREG ) according to one or more of the characteristics 93 to 103 and or
    • - a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) according to one or more of the characteristics 79 to 0 and or
    • - a nucleus-electron-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG) according to one or more of the characteristics 120 to 124 and or
    • - a quantum ALU according to one or more of the characteristics 91 to 92 and or
    • - an arrangement of quantum dots ( NV ) according to one of the characteristics 125 to 128 and or
    • - a quantum bus according to one or more characteristics of the characteristics 239 to 241 ( QUBUS ),
  • - where they have a first horizontal driver stage ( HD1 ) to control the first quantum bit to be controlled ( QUB1 ) includes and
  • - where they have a first horizontal receiver stage ( HS1 ) connected to the first horizontal driver stage ( HD1 ) can form a unit to control the first quantum bit to be controlled ( QUB1 ) includes and
  • - where they have a first vertical driver stage ( VD1 ) to control the first quantum bit to be controlled ( QUB1 ) includes and
  • - where they have a first vertical receiver stage ( VS1 ) connected to the first vertical driver stage ( VD1 ) can form a unit to control the first quantum bit to be controlled ( QUB1 ) includes.
• 254. Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis nach Merkmal 253
  • - wobei die erste horizontale Treiberstufe (HD1) und die erste horizontale Empfängerstufe (HS1) das erste anzusteuernde Quantenbit (QUB1) über die erste horizontale Leitung (LH1) des ersten Quantenbits (QUB1) ansteuern und
  • - wobei die erste vertikale Treiberstufe (VD1) und die erste vertikale Empfängerstufe (VS1) das erste anzusteuernde Quantenbit (QUB1) über die erste vertikale Leitung (LV1) des ersten Quantenbits (QUB1) ansteuern.
  254. Circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit according to feature 253
  • - where the first horizontal driver stage ( HD1 ) and the first horizontal receiver stage ( HS1 ) the first quantum bit to be controlled ( QUB1 ) over the first horizontal line ( LH1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) and
  • - where the first vertical driver stage ( VD1 ) and the first vertical receiver stage ( VS1 ) the first quantum bit to be controlled ( QUB1 ) via the first vertical line ( LV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ).
• 255. Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis nach Merkmal 254
  • - wobei die erste horizontale Treiberstufe (HD1) den ersten horizontalen Strom (IH1) in die erste horizontale Leitung (LH1) des ersten Quantenbits (QUB1) einspeist und
  • - wobei die erste vertikale Treiberstufe (VD1) den ersten vertikalen Strom (IV1) in die erste vertikale Leitung (LV1) des ersten Quantenbits (QUB1) einspeist.
  255. Circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit according to feature 254
  • - where the first horizontal driver stage ( HD1 ) the first horizontal stream ( IH1 ) into the first horizontal line ( LH1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) feeds and
  • - where the first vertical driver stage ( VD1 ) the first vertical stream ( IV1 ) into the first vertical line ( LV1 ) of the first quantum bit ( QUB1 ) feeds.
• 256. Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis nach Merkmal 255
  • - wobei der erste horizontale Strom (IH1) eine erste horizontale Stromkomponente mit einer ersten horizontalen Modulation mit einer ersten Frequenz (f) aufweist und
  • - wobei der erste vertikale Strom (IV1) eine erste vertikale Stromkomponente mit einer ersten vertikalen Modulation mit der ersten Frequenz (f) aufweist und
  • - wobei die erste vertikale Modulation der ersten vertikalen Stromkomponente des ersten vertikalen Stromes (IV1) gegenüber der ersten horizontalen Modulation der ersten horizontalen Stromkomponente des ersten horizontalen Stromes (IH1) um einen ersten zeitlichen Phasenversatz von im Wesentlichen +/π/2 der Frequenz (f) zumindest zeitweise zeitlich phasenverschoben ist.
  256. Circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit according to feature 255
  • - where the first horizontal stream ( IH1 ) has a first horizontal current component with a first horizontal modulation with a first frequency (f) and
  • - where the first vertical stream ( IV1 ) has a first vertical current component with a first vertical modulation at the first frequency (f) and
  • - where the first vertical modulation of the first vertical current component of the first vertical current ( IV1 ) compared to the first horizontal modulation of the first horizontal current component of the first horizontal current ( IH1 ) is at least temporarily phase-shifted by a first temporal phase offset of essentially + / π / 2 the frequency (f).
• 257. Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis nach Merkmal 256
  • - wobei die erste horizontale Stromkomponente des ersten horizontalen Stroms (IH1) mit einem ersten horizontalen Strompuls mit einer ersten Pulsdauer (τ_P1) gepulst ist und
  • - wobei die erste vertikale Stromkomponente des ersten vertikalen Stroms (IV1) mit einem ersten vertikalen Strompuls mit der ersten Pulsdauer (τ_P1) gepulst ist.
  257. Circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit according to feature 256
  • - where the first horizontal flow component of the first horizontal flow ( IH1 ) is pulsed with a first horizontal current pulse with a first pulse duration (τ _P1 ) and
  • - where the first vertical current component of the first vertical current ( IV1 ) is pulsed with a first vertical current pulse with the first pulse duration (τ _P1 ).
• 258. Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis nach Merkmal 257
  • - wobei der erste vertikale Strompuls um den zeitlichen ersten Phasenversatz gegenüber dem ersten horizontalen Strompuls zeitlich phasenversetzt ist.
  258. Circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit according to feature 257
  • - wherein the first vertical current pulse is time-shifted in phase by the first phase offset with respect to the first horizontal current pulse.
• 259. Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis nach Merkmal 258
  • - wobei der erste vertikale Strompuls um den zeitlichen ersten Phasenversatz von +/- π/2 der Frequenz (f) gegenüber dem ersten horizontalen Strompuls zeitlich phasenversetzt ist.
  259. Circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit according to feature 258
  • - wherein the first vertical current pulse is time-shifted in phase by the first phase offset of +/- π / 2 of the frequency (f) with respect to the first horizontal current pulse.
• 260. Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis nach einem oder mehreren der Merkmale 256 bis 259
  • - wobei die erste Frequenz (f) wirkungsgleich zu einer der folgenden Frequenzen ist:
    • - einer Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) oder
    • - einer Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_RWEC) oder
    • - einer Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW ) oder
    • - einer Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWEE ) oder
    • - einer Kern-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_RWCC ).
  260. Circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit according to one or more of the features 256 to 259
  • - where the first frequency (f) has the same effect as one of the following frequencies:
    • - a nuclear electron microwave resonance frequency ( f _MWCE ) or
    • - an electron-nuclear radio wave _{resonance frequency} (f _RWEC ) or
    • - an electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MW ) or
    • - an electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWEE ) or
    • - a core-core radio wave resonance frequency ( f _RWCC ).
• 261. Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis nach einem oder mehreren der Merkmale 257 bis 260
  • - wobei die erste Pulsdauer τ_P zumindest zeitweise einem ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer τ_RCE der Rabi-Oszillation der Kern-Elektron Rabi-Oszillation entspricht, wenn die erste Frequenz (f) wirkungsgleich zu einer Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE ) ist und/oder
  • - wobei die erste Pulsdauer τ_P zumindest zeitweise einem ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer τ_REC der Rabi-Oszillation der Elektron-Kern-Rabi-Oszillation entspricht, wenn die erste Frequenz (f) wirkungsgleich zu einer Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_RWEC) ist und/oder
  • - wobei die erste Pulsdauer τ_P zumindest zeitweise einem ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer τ_R der Rabi-Oszillation der Elektron1-Elektron1-Rabi-Oszillation entspricht, wenn die erste Frequenz (f) wirkungsgleich zu einer Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW ) ist und/oder
  • - wobei die erste Pulsdauer τ_P zumindest zeitweise einem ganzzahligen Vielfachen der von π/4 der Periodendauer τ_REE der Rabi-Oszillation der Elektron1-Elektron2-Rabi-Oszillation entspricht, wenn die erste Frequenz (f) wirkungsgleich zu einer Elektron1-Elektron2-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWEE ) ist und/oder
  • - wobei die erste Pulsdauer τ_P zumindest zeitweise einem ganzzahligen Vielfachen von π/4 der Periodendauer τ_RCC der Rabi-Oszillation der Kern-Kern-Rabi-Oszillation entspricht, wenn die erste Frequenz (f) wirkungsgleich zu einer Kern-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_RWCC ) ist.
  261. Circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit according to one or more of the features 257 to 260
  • - where the first pulse duration τ _P corresponds at least temporarily to an integral multiple of π / 4 of the period τ _{RCE of} the Rabi oscillation of the nuclear-electron Rabi oscillation if the first frequency (f) has the same effect as a nuclear-electron microwave resonance frequency ( f _MWCE ) is and / or
  • - where the first pulse duration τ _P corresponds at least temporarily to an integral multiple of π / 4 of the period τ _{REC of} the Rabi oscillation of the electron-nucleus Rabi oscillation if the first frequency (f) has the same effect as an electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _RWEC ) is and / or
  • - where the first pulse duration τ _P corresponds at least temporarily to an integer multiple of π / 4 of the period τ _{R of} the Rabi oscillation of the electron1-electron1-Rabi oscillation if the first frequency (f) has the same effect as an electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MW ) is and / or
  • - where the first pulse duration τ _P corresponds at least temporarily to an integer multiple of π / 4 of the period τ _{REE of} the Rabi oscillation of the electron1-electron2-Rabi oscillation, if the first frequency (f) has the same effect as an electron1-electron2 microwave resonance frequency ( f _MWEE ) is and / or
  • - where the first pulse duration τ _P corresponds at least temporarily to an integral multiple of π / 4 of the period τ _{RCC of} the Rabi oscillation of the core-core Rabi oscillation if the first frequency (f) has the same effect as a core-core radio wave resonance frequency ( f _RWCC ) is.
• 262. Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis nach einem oder mehreren der Merkmale 253 bis 261, insbesondere für eine Vorrichtung nach einem oder mehreren der Merkmale 250 bis251,
  • - wobei sie eine zweite horizontale Treiberstufe (HD2) zur Ansteuerung eines zweien anzusteuernden Quantenbits (QUB2) umfasst und
  • - wobei sie eine zweite horizontale Empfängerstufe (HS2), die mit der zweiten horizontalen Treiberstufe (HD2) eine Einheit bilden kann, zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenbits (QUB2) umfasst.
  262. Circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit according to one or more of the features 253 to 261 , in particular for a device according to one or more of the features 250 to251,
  • - where they have a second horizontal driver stage ( HD2 ) to control a two quantum bit to be controlled ( QUB2 ) includes and
  • - with a second horizontal receiver stage ( HS2 ) connected to the second horizontal driver stage ( HD2 ) can form a unit to control the second quantum bit to be controlled ( QUB2 ) includes.
• 263. Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis nach einem oder mehreren der Merkmale 253 bis 262, insbesondere für eine Vorrichtung nach einem oder mehreren der Merkmale 250 bis251,
  • - wobei sie eine zweite vertikale Treiberstufe (VD2) zur Ansteuerung eines zweien anzusteuernden Quantenbits (QUB2) umfasst und
  • - wobei sie eine zweite vertikale Empfängerstufe (VS2), die mit der zweiten vertikalen Treiberstufe (VD2) eine Einheit bilden kann, zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenbits (QUB2) umfasst.
  263. Circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit according to one or more of the features 253 to 262 , in particular for a device according to one or more of the features 250 to251,
  • - with a second vertical driver stage ( VD2 ) to control a two quantum bit to be controlled ( QUB2 ) includes and
  • - with a second vertical receiver stage ( VS2 ) connected to the second vertical driver stage ( VD2 ) can form a unit to control the second quantum bit to be controlled ( QUB2 ) includes.
• 264. Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis nach Merkmal 262, insbesondere für eine Vorrichtung nach einem oder mehreren der Merkmale 250 bis251,
  • - wobei die erste vertikale Treiberstufe (VD1) zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenbits (QUB2) verwendet wird und
  • - wobei die erste vertikale Empfängerstufe (VS1) zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenbits (QUB2) verwendet wird.
  264. Circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit according to feature 262 , in particular for a device according to one or more of the features 250 to251,
  • - where the first vertical driver stage ( VD1 ) to control the second quantum bit to be controlled ( QUB2 ) is used and
  • - where the first vertical receiver stage ( VS1 ) to control the second quantum bit to be controlled ( QUB2 ) is used.
• 265. Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis nach Merkmal 263, insbesondere für eine Vorrichtung nach einem oder mehreren der Merkmale 250 bis251,
  • - wobei die erste horizontale Treiberstufe (HD1) zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenbits (QUB2) verwendet wird und
  • - wobei die erste horizontale Empfängerstufe (HS1) zur Ansteuerung des zweiten anzusteuernden Quantenbits (QUB2) verwendet wird.
  265. Circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit according to feature 263 , in particular for a device according to one or more of the features 250 to251,
  • - where the first horizontal driver stage ( HD1 ) to control the second quantum bit to be controlled ( QUB2 ) is used and
  • - where the first horizontal receiver stage ( HS1 ) to control the second quantum bit to be controlled ( QUB2 ) is used.
• 266. Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis nach einem oder mehreren der Merkmale 253 bis 265, insbesondere für eine Vorrichtung nach einem oder mehreren der Merkmale 250 bis251,
  • - wobei die erste horizontale Treiberstufe (HD1) einen ersten horizontalen Gleichstromanteil als weiteren horizontalen Stromanteil in die erste horizontale Leitung (LH1) einspeist und/oder
  • - wobei der Betrag des ersten horizontalen Gleichstromanteils 0A sein kann und
  • - wobei die zweite horizontale Treiberstufe (HD2) einen zweiten horizontalen Gleichstromanteil als weiteren horizontalen Stromanteil in die zweite horizontale Leitung (LH2) einspeist und/oder
  • - wobei der Betrag des zweiten horizontalen Gleichstromanteils 0A sein kann und
  • - wobei die erste vertikale Treiberstufe (VD1) einen ersten vertikalen Gleichstromanteil als weiteren vertikalen Stromanteil in die erste vertikale Leitung (LV1) einspeist und/oder
  • - wobei der Betrag des ersten vertikalen Gleichstromanteils 0A sein kann und
  • - wobei die zweite vertikale Treiberstufe (HD2) einen zweiten vertikalen Gleichstromanteil als weiteren vertikalen Stromanteil in die zweite vertikale Leitung (LV2) einspeist,
  • - wobei der Betrag des zweiten vertikalen Gleichstromanteils 0A sein kann.
  266. Circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit according to one or more of the features 253 to 265 , in particular for a device according to one or more of the features 250 to251,
  • - where the first horizontal driver stage ( HD1 ) a first horizontal direct current component as a further horizontal current component in the first horizontal line ( LH1 ) feeds and / or
  • - where the amount of the first horizontal direct current component 0A can be and
  • - where the second horizontal driver stage ( HD2 ) a second horizontal direct current component as a further horizontal current component in the second horizontal line ( LH2 ) feeds and / or
  • - where the amount of the second horizontal direct current component 0A can be and
  • - where the first vertical driver stage ( VD1 ) a first vertical direct current component as a further vertical current component in the first vertical line ( LV1 ) feeds and / or
  • - where the amount of the first vertical direct current component 0A can be and
  • - where the second vertical driver stage ( HD2 ) a second vertical direct current component as a further vertical current component in the second vertical line ( LV2 ) feeds in,
  • - where the amount of the second vertical direct current component 0A can be.
• 267. Schaltkreis und/oder Halbleiterschaltkreis und/oder CMOS-Schaltkreis nach Merkmal 266
  • - wobei der erste horizontalen Gleichstromanteil und/oder der zweite horizontalen Gleichstromanteil und/oder der erste vertikale Gleichstromanteil und/oder der zweite vertikale Gleichstromanteil so eingestellt werden können,
  • - dass die erste Kern-Elektron- Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE1 ) eines ersten Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG1) eines Kern-Elektro-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) von der zweiten Kern-Elektron-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MWCE2 ) eines zweiten Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG2) des Kern-Elektro-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) abweicht oder
  • - dass die erste Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_RWEC1 ) eines ersten Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG1) eines Kern-Elektro-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) von der zweiten Elektron-Kern-Radiowellenresonanzfrequenz (f_RWEC2 ) eines zweiten Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG2) des Kern-Elektro-Kern-Elektron-Quantenregisters (CECEQUREG) abweicht oder
  • - dass die erste Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW1 ) eines ersten Quantenbits (QUB1) eines Quantenregisters (QUREG) von der zweiten Elektron1-Elektron1-Mikrowellenresonanzfrequenz (f_MW2 ) eines zweiten Quantenbits (QUB2) des Quantenregisters (QUREG) abweicht.
  267. Circuit and / or semiconductor circuit and / or CMOS circuit according to feature 266
  • - wherein the first horizontal direct current component and / or the second horizontal direct current component and / or the first vertical direct current component and / or the second vertical direct current component can be set so,
  • - that the first nuclear electron microwave resonance frequency ( f _MWCE1 ) a first nucleus-electron quantum register (CEQUREG1) of a nucleus-electro-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG) of the second nucleus-electron microwave resonance frequency ( f _MWCE2 ) of a second core-electron quantum register (CEQUREG2) of the core-electro-core-electron quantum register (CECEQUREG) differs or
  • - that the first electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _RWEC1 ) a first nucleus-electron quantum register (CEQUREG1) of a nucleus-electro-nucleus-electron quantum register (CECEQUREG) of the second electron-nucleus radio wave resonance frequency ( f _RWEC2 ) of a second core-electron quantum register (CEQUREG2) of the core-electro-core-electron quantum register (CECEQUREG) differs or
  • - that the first electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MW1 ) of a first quantum bit ( QUB1 ) a quantum register ( QUREG ) from the second electron1-electron1 microwave resonance frequency ( f _MW2 ) of a second quantum bit ( QUB2 ) of the quantum register ( QUREG ) differs.

HERSTELLUNGSVERFAHREN 268-270MANUFACTURING METHODS 268-270

• 268. Verfahren zum Herstellen eines Quantenregisters (QUREG) und/oder eines Quantenbits (QUB) und/oder einer Anordnung von Quantenpunkten und/oder einer Anordnung von Quantenbits mit den Schritten
  • - Bereitstellen eines Substrats (D), insbesondere eines Diamanten;
  • - ggf. Aufbringen einer epitaktischen Schicht (DEPI), ggf. bereits mit Schwefeldotierung und/oder n-Dotierung;
  • - sofern das Substrat (D) bzw. die epitaktische Schicht (DEPI) nicht n- oder Schwefel-dotiert sind, Schwefelimplantation und/oder n-Dotierung zumindest von Teilen des Substrats (D) bzw. zumindest von Teilen der epitaktischen Schicht (DEPI) und Reinigung und Ausheilen der Strahlenschäden;
  • - Deterministische Einzelionenimplantation, insbesondere von Stickstoff in Diamant, zur Herstellung von paramagnetischen Zentren als Quantenpunkte (NV) in vorbestimmten Bereichen des Substrats (D) bzw. der epitaktischen Schicht (DEPI), insbesondere zur Herstellung von NV-Zentren als Quantenpunkte (NV) in vorbestimmten Bereichen eines als Substrats (D) dienenden Diamanten;
  • - Reinigung und Temperaturbehandlung;
  • - Vermessung der Funktion, Position und der T2-Zeiten der implantierten Einzelatome und ggf. Wiederholung der beiden vorausgehenden Schritte;
  • - Herstellen von ohmschen Kontakten zum Substrat (D) bzw. zur epitaktischen Schicht (DEPI);
  • - Herstellen der horizontalen Leitungen (LH1, LH2, LH3) und ggf. der horizontalen Abschirmleitungen (SH1, SH2, SH3, SH4);
  • - Abscheiden einer Isolation (IS) und Öffnen der Durchkontaktierungen;
  • - Herstellen der vertikalen Leitungen (LV1, LV2, LV3) und ggf. der vertikalen Abschirmleitungen (SV1, SV2, SV3, SV4);
  268. Procedure for establishing a quantum register ( QUREG ) and / or a quantum bit ( QUB ) and / or an arrangement of quantum dots and / or an arrangement of quantum bits with the steps
  • - Providing a substrate ( D. ), especially a diamond;
  • - if necessary, application of an epitaxial layer ( DEPI ), possibly already with sulfur doping and / or n-doping;
  • - provided the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ) are not n- or sulfur-doped, sulfur implantation and / or n-doping of at least parts of the substrate ( D. ) or at least parts of the epitaxial layer ( DEPI ) and cleaning and healing of radiation damage;
  • - Deterministic single ion implantation, especially of nitrogen in diamond, for the production of paramagnetic centers as quantum dots ( NV ) in predetermined areas of the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ), especially for the production of NV centers as quantum dots ( NV ) in predetermined areas of a substrate ( D. ) serving diamonds;
  • - cleaning and temperature treatment;
  • - Measurement of the function, position and the T2 times of the implanted single atoms and, if necessary, repetition of the two previous steps;
  • - Establishing ohmic contacts to the substrate ( D. ) or to the epitaxial layer ( DEPI );
  • - Making the horizontal lines ( LH1 , LH2 , LH3 ) and, if applicable, the horizontal shielding cables ( SH1 , SH2 , SH3 , SH4 );
  • - Deposition of an insulation ( IS ) and opening the vias;
  • - Making the vertical lines ( LV1 , LV2 , LV3 ) and, if applicable, the vertical shielding cables ( SV1 , SV2 , SV3 , SV4 );
• 269. Verfahren zum Herstellen eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und/oder eines Quantenbits (QUB) zusammen mit einem Kernquantenbit (CQUB) und/oder einer Anordnung von Quantenpunkten (NV) zusammen mit einer Anordnung von Kernquantenpunkten (CI) und/oder einer Anordnung von Quantenbits (QUB) zusammen mit einer Anordnung von Kernquantenbits (CQUB) mit den Schritten
  • - Bereitstellen eines Substrats (D), insbesondere eines Diamanten;
  • - ggf. Aufbringen einer epitaktischen Schicht (DEPI), ggf. bereits mit Schwefeldotierung und/oder n-Dotierung;
  • - sofern das Substrat (D) bzw. die epitaktische Schicht (DEPI) nicht n- oder Schwefel-dotiert sind, Schwefelimplantation und/oder n-Dotierung zumindest von Teilen des Substrats (D) bzw. zumindest von Teilen der epitaktischen Schicht (DEPI) und Reinigung und Ausheilen der Strahlenschäden;
  • - Deterministische Einzelionenimplantation vorbestimmter Isotope, insbesondere von ¹⁵N-Stickstoff in Diamant, zur Herstellung von paramagnetischen Zentren als Quantenpunkte (NV) und zur gleichzeitigen Herstellung von Kern-Quantenpunkten (Cl) in vorbestimmten Bereichen des Substrats (D) bzw. der epitaktischen Schicht (DEPI), insbesondere zur Herstellung von NV-Zentren als Quantenpunkte (NV) mit Stickstoffatomen als Kernquantenpunkte (CQUB) in vorbestimmten Bereichen eines als Substrats (D) dienenden Diamanten;
  • - Reinigung und Temperaturbehandlung;
  • - ggf. Vermessung der Funktion, Position und der T2-Zeiten der implantierten Einzelatome und ggf. Wiederholung der beiden vorausgehenden Schritte;
  • - Herstellen von ohmschen Kontakten zum Substrat (D) bzw. zur epitaktischen Schicht (DEPI);
  • - Herstellen der horizontalen Leitungen (LH1, LH2, LH3) und ggf. der horizontalen Abschirmleitungen (SH1, SH2, SH3, SH4);
  • - Abscheiden mindestens einer Isolation (IS) und Öffnen der Durchkontaktierungen;
  • - Herstellen der vertikalen Leitungen (LV1, LV2, LV3) und ggf. der vertikalen Abschirmleitungen (SV1, SV2, SV3, SV4);
  269. Procedure for making a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) and / or a quantum bit ( QUB ) together with a nuclear quantum bit ( CQUB ) and / or an arrangement of quantum dots ( NV ) together with an arrangement of nuclear quantum dots ( CI ) and / or an arrangement of quantum bits ( QUB ) together with an arrangement of nuclear quantum bits ( CQUB ) with the steps
  • - Providing a substrate ( D. ), especially a diamond;
  • - if necessary, application of an epitaxial layer ( DEPI ), possibly already with sulfur doping and / or n-doping;
  • - provided the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ) are not n- or sulfur-doped, sulfur implantation and / or n-doping of at least parts of the substrate ( D. ) or at least parts of the epitaxial layer ( DEPI ) and cleaning and healing of radiation damage;
  • - Deterministic single ion implantation of predetermined isotopes, in particular of ¹⁵ N nitrogen in diamond, for the production of paramagnetic centers as quantum dots ( NV ) and for the simultaneous production of core quantum dots (Cl) in predetermined areas of the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ), especially for the production of NV centers as quantum dots ( NV ) with nitrogen atoms as nuclear quantum dots ( CQUB ) in predetermined areas of a substrate ( D. ) serving diamonds;
  • - cleaning and temperature treatment;
  • - If necessary, measurement of the function, position and T2 times of the implanted single atoms and if necessary repetition of the two preceding steps;
  • - Establishing ohmic contacts to the substrate ( D. ) or to the epitaxial layer ( DEPI );
  • - Making the horizontal lines ( LH1 , LH2 , LH3 ) and, if applicable, the horizontal shielding cables ( SH1 , SH2 , SH3 , SH4 );
  • - Deposition of at least one insulation ( IS ) and opening the vias;
  • - Making the vertical lines ( LV1 , LV2 , LV3 ) and, if applicable, the vertical shielding cables ( SV1 , SV2 , SV3 , SV4 );
• 270. Verfahren zum Herstellen eines Kern-Elektron-Quantenregisters (CEQUREG) und/oder eines Quantenbits (QUB) zusammen mit einem Kernquantenbit (CQB) und/oder einer Anordnung von Quantenpunkten (NV) zusammen mit einer Anordnung von Kernquantenpunkten (CI) und/oder einer Anordnung von Quantenbits (QUB) zusammen mit einer Anordnung von Kernquantenbits (CQUB) mit den Schritten
  • - Bereitstellen eines Substrats (D), insbesondere eines Diamanten;
  • - ggf. Aufbringen einer epitaktischen Schicht (DEPI), ggf. bereits mit Schwefeldotierung und/oder n-Dotierung;
  • - sofern das Substrat (D) bzw. die epitaktische Schicht (DEPI) nicht n- oder Schwefel-dotiert sind, Schwefelimplantation und/oder n-Dotierung zumindest von Teilen des Substrats (D) bzw. zumindest von Teilen der epitaktischen Schicht (DEPI) und Reinigung und Ausheilen der Strahlenschäden;
  • - Deterministische Einzelionenimplantation vorbestimmter Isotope, insbesondere von ¹⁴N-Stickstoff und/oder ¹⁵N-Stickstoff in Diamant, zur Herstellung von paramagnetischen Zentren als Quantenpunkte (NV) in vorbestimmten Bereichen des Substrats (D) bzw. der epitaktischen Schicht (DEPI), insbesondere zur Herstellung von NV-Zentren als Quantenpunkte (NV) in vorbestimmten Bereichen eines als Substrats (D) dienenden Diamanten;
  • - Deterministische Einzelionenimplantation vorbestimmter Isotope mit magnetischen Moment des Atomkerns, insbesondere von ¹³C-Kohlenstoff in Diamant, zur Herstellung von Kern-Quantenpunkten (Cl) in den vorbestimmten Bereichen des Substrats (D) bzw. der epitaktischen Schicht (DEPI), insbesondere zur Herstellung von Kernquantenpunkten (CQUB) in den vorbestimmten Bereichen eines als Substrats (D) dienenden Diamanten;
  • - Reinigung und Temperaturbehandlung;
  • - ggf. Vermessung der Funktion, Position und der T2-Zeiten der implantierten Einzelatome und ggf. Wiederholung der drei vorausgehenden Schritte;
  • - Herstellen von ohmschen Kontakten zum Substrat (D) bzw. zur epitaktischen Schicht (DEPI);
  • - Herstellen der horizontalen Leitungen (LH1, LH2, LH3) und ggf. der horizontalen Abschirmleitungen (SH1, SH2, SH3, SH4);
  • - Abscheiden einer Isolation (IS) und Öffnen der Durchkontaktierungen;
  • - Herstellen der vertikalen Leitungen (LV1, LV2, LV3) und ggf. der vertikalen Abschirmleitungen (SV1, SV2, SV3, SV4);
  270. Procedure for making a nucleus-electron quantum register ( CEQUREG ) and / or a quantum bit ( QUB ) together with a nuclear quantum bit (CQB) and / or an arrangement of quantum dots ( NV ) together with an arrangement of nuclear quantum dots ( CI ) and / or an arrangement of quantum bits ( QUB ) together with an arrangement of nuclear quantum bits ( CQUB ) with the steps
  • - Providing a substrate ( D. ), especially a diamond;
  • - if necessary, application of an epitaxial layer ( DEPI ), possibly already with sulfur doping and / or n-doping;
  • - provided the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ) are not n- or sulfur-doped, sulfur implantation and / or n-doping of at least parts of the substrate ( D. ) or at least parts of the epitaxial layer ( DEPI ) and cleaning and healing of radiation damage;
  • - Deterministic single ion implantation of predetermined isotopes, in particular of ¹⁴ N nitrogen and / or ¹⁵ N nitrogen in diamond, for the production of paramagnetic centers as quantum dots ( NV ) in predetermined areas of the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ), especially for the production of NV centers as quantum dots ( NV ) in predetermined areas of a substrate ( D. ) serving diamonds;
  • - Deterministic single ion implantation of predetermined isotopes with magnetic moment of the atomic nucleus, in particular of ¹³ C-carbon in diamond, for the production of nucleus quantum dots (Cl) in the predetermined areas of the substrate ( D. ) or the epitaxial layer ( DEPI ), especially for the production of nuclear quantum dots ( CQUB ) in the predetermined areas of a substrate ( D. ) serving diamonds;
  • - cleaning and temperature treatment;
  • - If necessary, measurement of the function, position and the T2 times of the implanted single atoms and if necessary repetition of the three preceding steps;
  • - Establishing ohmic contacts to the substrate ( D. ) or to the epitaxial layer ( DEPI );
  • - Making the horizontal lines ( LH1 , LH2 , LH3 ) and, if applicable, the horizontal shielding cables ( SH1 , SH2 , SH3 , SH4 );
  • - Deposition of an insulation ( IS ) and opening the vias;
  • - Making the vertical lines ( LV1 , LV2 , LV3 ) and, if applicable, the vertical shielding cables ( SV1 , SV2 , SV3 , SV4 );

Claims (1)

-Vorrichtung umfassend, - zumindest eine Steuervorrichtung (µC); - zumindest einen Quantenbus (QUBUS); wobei der Quantenbus (QUBUS) umfasst: n Quantenbits (QUB1 bis QUBn), mit n als ganzer positiver Zahl, mit n>=2, einen ersten Kernquantenbit (CQUB1), und einen n-ten Kernquantenbit (CQUBn), wobei die n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) von 1 bis n durchnummeriert werden können, wobei ein j-tes Quantenbit (QUBj) ein beliebiges dieser n Quantenbits (QUB1 bis QUBn) mit 1<j<n ist, das nur zu berücksichtigen ist wenn n>2 gilt, und wobei jedes j-te Quantenbit (QUBj) ein Vorgängerquantenbit (QUB(j-1)) besitzt und wobei jedes j-te Quantenbit (QUBj) ein Nachfolgerquantenbit (QUB(j+1)) besitzt und wobei das erste Quantenbit (QUB1) mit dem ersten Kernquantenbit (CQUB1) ein erstes Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREG1) bildet und wobei das n-te Quantenbit (QUBn) mit dem n-ten Kernquantenbit (CQUBn) ein n-tes Kern-Elektron-Quantenregister (CEQUREGn) bildet und wobei das erste Quantenbit (QUB1) mit dem zweiten Quantenbit (QUB2) ein erstes Elektron-Elektron-Quantenregister (QUREG1) bildet und wobei das n-te Quantenbit (QUBn) mit dem (n-1)-ten Quantenbit (QUB(n-1)) ein (n-1)-tes Elektron-Elektron-Quantenregister (QUREG(n-1)) bildet und wobei jedes der anderen n-2 Quantenbits, im Folgenden als j-tes Quantenbit (QUBj) mit 1<j<n bezeichnet, wenn n>2 ist, - mit seinem Vorgängerquantenbit (QUB(j-1)) ein (j-1)-tes Quantenregister (QUREG(j-1)) bildet und - mit seinem Nachfolgerquantenbit (QUB(j+1)) ein j-tes Quantenregister (QUREGj) bildet - sodass sich eine geschlossene Kette mit zwei Kern-Elektron-Quantenregistern (CEQUREG1, CEQUREGn) und n-1 Quantenregistern (QUREG1 bis QUREG(n-1)) zwischen dem ersten Kernquantenbit (CQUB1) und dem n-ten Kernquantenbit (CQUBn) ergibt, wobei sich der Quantenbus (QBUS) in einem Substrat (D) befindet, gekennzeichnet dadurch, dass die Quantenbits (QUB1 bis QUBn) jeweils einen Quantenpunkt (NV) und eine Teil-Vorrichtung zur Ansteuerung des Quantenpunkts (NV) umfassen, die zur Erzeugung eines elektromagnetischen Wellenfeldes am Ort des Quantenpunkts (NV) geeignet sind; dass die Teil-Vorrichtungen zur Ansteuerung des Quantenpunkts (NV) jeweils in Form einer horizontalen Leitung (LH) und einer vertikalen Leitung (LV) auf der Oberfläche des Substrats (D) und/oder einer ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) realisiert sind und dass diese horizontale Leitung (LH) und die vertikale Leitung (LV) sich in der Nähe eines Lot-Punktes (LOTP) oder an einem Lot-Punkt kreuzen; wobei der Lot-Punkt (LOTP) dadurch definiert ist, dass ein Lot längs einer Lot-Linie (LOT) vom Ort des Quantenpunkts (NV) zur Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) gefällt werden kann und wobei die Lot-Linie (LOT) die Oberfläche (OF) des Substrats (D) und/oder der ggf. vorhandenen epitaktischen Schicht (DEPI) an dem Lot-Punkt (LOTP) durchstößt; wobei die Steuervorrichtung (µC) dazu eingerichtet ist, eine zeitlich korrekte Abfolge von Steuersignalen für die horizontalen und vertikalen Leitungen (LH, LV) der Quantenbits (QUB) zu erzeugen; wobei in einem Speicher der Steuervorrichtung (µC) oder einem Speicher, auf den die Steuervorrichtung (µC) Zugriff hat, Resonanzfrequenzen abgelegt sind, wobei sich in den Resonanzfrequenzen die Kopplungsstärken innerhalb der Register ausdrücken.Device comprising, - at least one control device (µC); - at least one quantum bus (QUBUS); wherein the quantum bus (QUBUS) comprises: n quantum bits (QUB1 to QUBn), with n as an integer positive number, with n> = 2, a first core quantum bit (CQUB1), and an n-th core quantum bit (CQUBn), the n quantum bits (QUB1 to QUBn) can be numbered from 1 to n, whereby a jth quantum bit (QUBj) is any of these n quantum bits (QUB1 to QUBn) with 1 <j <n, which only needs to be taken into account if n> 2 , and wherein every j-th quantum bit (QUBj) has a preceding quantum bit (QUB (j-1)) and wherein every j-th quantum bit (QUBj) has a succeeding quantum bit (QUB (j + 1)) and wherein the first quantum bit (QUB1 ) forms a first nuclear electron quantum register (CEQUREG1) with the first nuclear quantum bit (CQUB1) and the nth quantum bit (QUBn) with the nth nuclear quantum bit (CQUBn) forms an nth nuclear electron quantum register (CEQUREGn) forms and wherein the first quantum bit (QUB1) forms a first electron-electron quantum register (QUREG1) with the second quantum bit (QUB2) and the n- th quantum bit (QUBn) forms an (n-1) th electron-electron quantum register (QUREG (n-1)) with the (n-1) -th quantum bit (QUB (n-1)) and each of the others n-2 quantum bits, hereinafter referred to as j-th quantum bit (QUBj) with 1 <j <n, if n> 2, - with its predecessor quantum bit (QUB (j-1)) a (j-1) -th quantum register (QUREG (j-1)) forms and - with its successor quantum bit (QUB (j + 1)) forms a jth quantum register (QUREGj) - so that a closed chain with two nucleus-electron quantum registers (CEQUREG1, CEQUREGn) and n-1 quantum registers (QUREG1 to QUREG (n-1)) between the first core quantum bit (CQUB1) and the n-th core quantum bit (CQUBn), the quantum bus (QBUS) being in a substrate (D), characterized in that that the quantum bits (QUB1 to QUBn) each comprise a quantum dot (NV) and a sub-device for controlling the quantum dot (NV), which is suitable for generating an electromagnetic wave field at the location of the quantum dot (NV) are; that the partial devices for controlling the quantum dot (NV) are each implemented in the form of a horizontal line (LH) and a vertical line (LV) on the surface of the substrate (D) and / or a possibly existing epitaxial layer (DEPI) and that this horizontal line (LH) and the vertical line (LV) intersect in the vicinity of a plumb point (LOTP) or at a plumb point; wherein the solder point (LOTP) is defined by the fact that a solder along a solder line (LOT) from the location of the quantum dot (NV) to the surface (OF) of the substrate (D) and / or the possibly present epitaxial layer ( DEPI) can be precipitated and wherein the solder line (LOT) pierces the surface (OF) of the substrate (D) and / or the possibly present epitaxial layer (DEPI) at the solder point (LOTP); wherein the control device (µC) is set up to generate a chronologically correct sequence of control signals for the horizontal and vertical lines (LH, LV) of the quantum bits (QUB); wherein resonance frequencies are stored in a memory of the control device (µC) or a memory to which the control device (µC) has access, the coupling strengths being expressed within the register in the resonance frequencies.

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