量子電腦硬體

矽自旋量子位元使用提高同位素 ²⁸Si 比例(同位素濃縮)的矽,其理由下列何者正確?

  1. A²⁸Si 的能隙比天然矽大,不容易流過漏電流
  2. B天然矽中約占 4.7% 的 ²⁹Si 具有核自旋,其磁場的擾動會擾亂電子自旋的相位
  3. C²⁸Si 比 ²⁹Si 輕,因此電子遷移率可提高到 10 倍以上
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正確答案:B. 天然矽中約占 4.7% 的 ²⁹Si 具有核自旋,其磁場的擾動會擾亂電子自旋的相位

天然矽中 ²⁸Si 約占 92%、²⁹Si 約占 4.7%、³⁰Si 約占 3.1%,其中只有 ²⁹Si 具有核自旋。核自旋的作用就像小磁鐵,其方向隨機改變時,電子自旋感受到的磁場會擾動,使相位紊亂、T2 變短。使用把 ²⁹Si 減少到約 0.1% 以下的同位素濃縮矽,相干時間可大幅延長。

  • A. 同位素不同,能隙幾乎不變。
  • B. 正確。減少具有核自旋的 ²⁹Si,電子自旋的相位就不容易被擾亂。
  • C. 同位素質量差異造成的遷移率變化很小,並不是使用它的理由。
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