반도체 기반 편집하기 (부분)

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== 반도체 양자점 생성 원리==

반도체 양자점은 인공 원자(artificial atom) 라고도 하며 반도체 내에서 양자점을 형성하는 게이트를 제작하여 개별 전자를 포획한뒤 게이트 전위 차 등을 이용하여 전기적으로 포획 전자의 양자 상태를 결맞음 제어할 수 있다. 양자점에 전자가 갇히면 포획 전자들의 교환(exchange) 상호작용, 전하 (charge), 스핀 (spin) 등을 [[큐비트]]로 이용할 수 있다.<ref name=mani2>X. Zhang et al., Semiconductor quantum computation. National Science Review, <b>6</b>, 32-54 (2019).https://doi.org/10.1093/nsr/nwy153.</ref> 가장 많이 사용되는 소재는 GaAs/AlGaAs, Si/SiGe 와 같은 이종구조(heterostructure)이다. 특히, GaAs/AlGaAs 이종구조는 전자이동도가 높은 특성을 가지고 있어 제일 먼저 양자점 기반의 큐비트를 만드는데 사용되었다.<ref name=Zhang>X. Zhang et al., Qubits based on semiconductor quantum dots, Chinese Physics B, <b>27</b> 020305 (2018). doi:10.1088/1674-1056/27/2/020305/meta.</ref> 반도체 이종 구조의 접합 계면에서는 이차원 전자 가스(two-dimensional electron gas (2DEG))가 생성된다. 형성된 이차원 전자 가스층은 전자를 수직방향으로 구속하는 효과와 함께 전자를 공급하는 저장고(reservoir) 역할을 한다. 추가적으로 반도체 웨이퍼에 게이트(gate) 역할을 하는 금속 패턴을 형성 후, 음의 전위를 갖는 양자우물에 전자를 수평 방향으로 포획한다. 이로써, 3차원으로 포획된 반도체 양자점이 생성이 가능하다. 각 게이트의 전위를 조절하여 양자점 내 전자를 이동하거나 양자 상태를 제어한다.

[[File:기술백서 전체수정_70.jpg|none|thumb|400px|반도체 이종 구조의 계면에 형성된 이차원 전자층과 전극 패턴으로 형성된 이중 양자 우물 구조 모식도.<ref>https://https://www.quantuminfo.physik.rwth-aachen.de/cms/Quantuminfo/Forschung/Institut-fuer-Quantentechnologie/~dvux/Bluhm-GaAs/?lidx=1</ref> 참고문헌[10]의 그림을 재구성함.]]

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