本公開的各方面一般涉及用于量子信息處理(qip)架構的囚禁裝置，更具體地說，涉及成形玻璃或電介質基板上的多層離子阱的使用和制造。

背景技術：

1、囚禁原子是量子信息處理或量子計算的主要實現(xiàn)方式之一?；谠拥牧孔游豢梢杂米髁孔哟鎯ζ?，用作量子計算機和模擬器中的量子門，也可以用作量子通信網(wǎng)絡的節(jié)點?；谇艚与x子的量子位具有罕見的特性組合。例如，基于囚禁原子離子的量子位具有非常好的相干性，可以以接近100％的效率制備和測量，并且通過用合適的外部控制場(如光場或微波場)調(diào)制它們的庫侖相互作用可容易地相互糾纏。這些特性使基于原子的量子位對量子計算或量子模擬等擴展量子操作具有吸引力。

2、因此，重要的是改進用于處理基于原子的量子位的阱的設計和制造。

技術實現(xiàn)思路

1、以下是對一個或多個方面的簡化概述，以提供對這些方面的基本理解。本概述不是所有預期方面的廣泛概述，并且既不旨在識別所有方面的關鍵或必要元素，也不旨在描繪任何或所有方面的范圍。其唯一目的是以簡化的形式呈現(xiàn)一個或多個方面的一些概念，作為稍后呈現(xiàn)的更詳細描述的前序。

2、本公開的一個方面描述了在成形玻璃或電介質基板上制造多層阱的技術。用這些技術制造的阱的類型包括離子阱，但不必如此限制。術語成形可以指物理地修改或改變基板的至少一部分以產(chǎn)生所需形式的基板的各種工藝或技術。成形可能涉及形成穿過基板的孔和/或更實質性的成形，例如阱翼、阱中間部分的窄化和/或底切。該方法包括制備玻璃或電介質基板，在玻璃或電介質基板的頂面上構建多層堆疊，并從背面蝕刻以完全蝕穿玻璃或電介質基板和/或多層堆疊的一部分，并完成離子阱。

3、本公開的一個方面描述了一種制造阱的方法，該方法包括：加工基板的背面以供后續(xù)處理；在加工所述基板的背面之后，在所述基板的頂面上構建多層堆疊，所述多層堆疊包括至少一個用于布線的金屬層和至少一個用于頂部電極的金屬層；以及在所述基板的頂面上構建所述多層堆疊之后，通過處理所述基板的背面來成形所述基板。

4、本公開的另一個方面描述了一種qip系統(tǒng)，該系統(tǒng)使用成形玻璃或電介質基板上的多層離子阱。

5、本公開的一個方面描述了一種qip系統(tǒng)，該qip系統(tǒng)包括離子阱，所述離子阱具有由玻璃材料或電介質材料制成的基板，以及多層堆疊，其設置在所述基板上并包括至少一個用于布線的金屬層、至少一個電介質層和至少一個用于頂部電極的金屬層，其中所述基板和所述多層堆疊被成形為形成延伸穿過所述基板并穿過所述多層堆疊的孔。該qip系統(tǒng)還包括源，其被配置為從所述離子阱的背面提供原子物種，所述原子物種穿過所述離子阱的基板和多層堆疊中的孔到達所述離子阱的頂面。

6、本公開的一個方面描述了一種離子阱，其具有由玻璃材料或電介質材料制成的基板；以及多層堆疊，其設置在所述基板上并包括至少一個用于布線的金屬層、至少一個電介質層和至少一個用于頂部電極的金屬層，所述基板和所述多層堆疊被成形為形成延伸穿過所述基板和所述多層堆疊的孔。

7、為了實現(xiàn)上述和相關目的，所述一個或多個方面包括所附權利要求中充分描述和特別指出的特征。以下描述和附圖詳細闡述了所述一個或多個方面的某些說明性特征。然而，這些特征僅指示可以采用各個方面的原理的各種方式中的一些方式，并且本描述旨在包括所有這些方面及其等價物。

技術特征：

1.一種制造阱的方法，包括：

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述基板由玻璃材料或電介質材料制成。

3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述基板由熔融石英制成。

4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中加工所述基板的背面包括施加至少一個激光寫入步驟，以加工所述基板的背面用于選擇性蝕刻。

5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中加工所述基板的背面包括通過從所述基板的背面去除所述基板的一部分來局部成形所述基板。

6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中去除所述基板的一部分包括施加一個或多個激光寫入步驟和一個或多個蝕刻步驟。

7.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中去除所述基板的一部分留下鄰近所述基板的頂面的彎月面。

8.根據(jù)權利要求7所述的方法，還包括去除所述彎月面。

9.根據(jù)權利要求8所述的方法，其中：

10.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中構建所述多層堆疊包括：

11.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中設置所述電介質層包括在所述電介質層中形成通孔，以實現(xiàn)所述第一金屬化物和所述第二金屬化物之間的連接。

12.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中設置所述第一金屬化物包括圖案化所述第一金屬化物以提供所述布線。

13.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中設置所述第二金屬化物包括圖案化所述第二金屬化物以提供所述頂部電極。

14.根據(jù)權利要求10所述的方法，其中設置所述第一金屬化物、設置所述第二金屬化物或兩者包括電鍍工藝。

15.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中：

16.根據(jù)權利要求15所述的方法，還包括通過去除所述多層堆疊的一部分來成形所述多層堆疊，以使穿過所述基板的孔延伸穿過所述多層堆疊。

17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其中所述多層堆疊包括具有多個壩的電介質層，并且延伸穿過所述多層堆疊的孔在所述電介質層中的壩之間延伸。

18.根據(jù)權利要求16所述的方法，還包括去除所述保護層。

19.一種離子阱，包括：

20.一種量子信息處理系統(tǒng)，包括：

技術總結
本公開的各方面描述了用于量子信息處理(QIP)架構的囚禁裝置，更具體地說，涉及在成形玻璃或電介質基板(100)上的多層離子阱的使用和制造。描述了一種制造離子阱的方法，該方法包括加工基板的背面，在所述基板的頂面上構建多層堆疊，完成背蝕刻以穿透基板，并蝕穿所述多層堆疊中的金屬(140)和電介質(150)以完成離子阱的形成。離子阱的成形還可以包括阱窄化特征、翼和/或底切。使用這種方法制造的離子阱可用于QIP系統(tǒng)，以囚禁通過在基板背面的孔提供的原子物種，用作量子操作和計算中的量子位。

技術研發(fā)人員：J·M·阿米尼,J·A·米茲拉希,J·M·塞奇,J·W·斯蒂爾
受保護的技術使用者：愛奧尼克公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19