[发明专利]一种量子芯片

说明书

技术领域

本发明涉及到芯片技术，特别涉及到一种量子芯片。

背景技术

随着计算机和电子技术的发展，人们的生活水平和生活质量有了飞速的提高。随着时间的推移，人们对计算机的计算能力也在逐渐增强，但是现有的基于传统芯片技术的计算机遇到了通信墙和功耗墙等一系列问题，计算机的发展的摩尔定律也逐渐受到挑战，随着芯片技术的发展，集成电路上可容纳的晶体管数量不断增加，晶体管的尺寸也在不断减小至电子尺寸量级，晶体管的量子效应显现，现有的芯片技术无法处理这种量子技术难题，寻找一种突破性技术势在必行。芯片是电子产品和计算机的核心器件，当前应用于计算机和电子产品的电子芯片由于计算过程中的不可逆操作会使得功耗高，芯片中的电子之间的相互碰撞会使得计算机和电子产品发热，而且随着晶体管尺寸的逐步变小，电子件的碰撞影响随之增加，计算机及电子产品的发热问题会更加严重，影响了计算机的运算速度和通信速度，计算机的计算能力和通信能力不能适应人们日益增长的对于计算机能力的需求。

本发明是为了有效解决当前计算机和电子产品的芯片主要为电子芯片，电子芯片的功耗大，由于电子运动时的相互碰撞引起计算机和电子产品发热，计算机的计算速度慢，通信设备的通信能力差的现状，提出一种量子芯片，通过量子芯片使得计算机的计算过程是可逆的，用于制备芯片的粒子的运动和信息传递通过电子自旋等量子特性而互不干扰，不会使得计算机及电子产品在使用过程中发热，计算机的运算速度和通信速度会几何级增长，从而在技术上和经济效益上推动计算机和电子产业整体性质的飞越。

发明内容

为解决现有计算机和电子产品的电子芯片由于计算过程中的不可逆操作会使得功耗高，芯片中的电子之间的相互碰撞会使得计算机和电子产品发热，影响运算速度和通信速度，计算机的计算能力和通信能力不能适应人们日益增长的对于计算机能力的需求的问题，本发明提出一种量子芯片，量子芯片是由具有拓扑相变的材料制成。具有拓扑相变的材料在参数空间的拓扑数改变时发生拓扑相变。具有拓扑相变的材料包括但不限于具有量子霍尔效应的电子气、具有涡旋相变的超导薄膜、超流薄膜和磁系统、时间反演对称性破缺的拓扑量子流体、时间反演对称和自旋轨道耦合的拓扑绝缘体。具有量子霍尔效应的电子气包括但不限于1维、2维和3维。时间反演对称和自旋轨道耦合的拓扑绝缘体包括但不限于1维、2维和3维。量子芯片包括量子比特、量子门和纠错码系统。量子芯片采用拓扑量子计算的模式。量子比特是由满足非阿贝尔(non-Abelian)统计规律的马约拉纳费米子(Majorana fermion)制成，马约拉纳费米子(Majorana fermion)包括但不限于超中性子(neutralino)。拓扑量子计算包括重整化群的量子编译算法。量子门的操作由可以用2^kx2^k的酉矩阵表示，包括但不限于阿达马门(Hadamard gate)、泡利-X门(Pauli-X gate)、泡利-Y门(Pauli-Y gate)、泡利-Z门(Pauli-Z gate)相位偏移门(Phase shift gates)、互换门(Swap gate)和Toffoli门(Toffoli gate)。

附图说明

附图1为量子芯片的结构示意图。

具体实施方式