成形玻璃或电介质基板上多层离子阱的制作方法

本公开的各方面一般涉及用于量子信息处理(qip)架构的囚禁装置，更具体地说，涉及成形玻璃或电介质基板上的多层离子阱的使用和制造。

背景技术：

1、囚禁原子是量子信息处理或量子计算的主要实现方式之一。基于原子的量子位可以用作量子存储器，用作量子计算机和模拟器中的量子门，也可以用作量子通信网络的节点。基于囚禁原子离子的量子位具有罕见的特性组合。例如，基于囚禁原子离子的量子位具有非常好的相干性，可以以接近100％的效率制备和测量，并且通过用合适的外部控制场(如光场或微波场)调制它们的库仑相互作用可容易地相互纠缠。这些特性使基于原子的量子位对量子计算或量子模拟等扩展量子操作具有吸引力。

2、因此，重要的是改进用于处理基于原子的量子位的阱的设计和制造。

技术实现思路

1、以下是对一个或多个方面的简化概述，以提供对这些方面的基本理解。本概述不是所有预期方面的广泛概述，并且既不旨在识别所有方面的关键或必要元素，也不旨在描绘任何或所有方面的范围。其唯一目的是以简化的形式呈现一个或多个方面的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的前序。

2、本公开的一个方面描述了在成形玻璃或电介质基板上制造多层阱的技术。用这些技术制造的阱的类型包括离子阱，但不必如此限制。术语成形可以指物理地修改或改变基板的至少一部分以产生所需形式的基板的各种工艺或技术。成形可能涉及形成穿过基板的孔和/或更实质性的成形，例如阱翼、阱中间部分的窄化和/或底切。该方法包括制备玻璃或电介质基板，在玻璃或电介质基板的顶面上构建多层堆叠，并从背面蚀刻以完全蚀穿玻璃或电介质基板和/或多层堆叠的一部分，并完成离子阱。

3、本公开的一个方面描述了一种制造阱的方法，该方法包括：加工基板的背面以供后续处理；在加工所述基板的背面之后，在所述基板的顶面上构建多层堆叠，所述多层堆叠包括至少一个用于布线的金属层和至少一个用于顶部电极的金属层；以及在所述基板的顶面上构建所述多层堆叠之后，通过处理所述基板的背面来成形所述基板。

4、本公开的另一个方面描述了一种qip系统，该系统使用成形玻璃或电介质基板上的多层离子阱。

5、本公开的一个方面描述了一种qip系统，该qip系统包括离子阱，所述离子阱具有由玻璃材料或电介质材料制成的基板，以及多层堆叠，其设置在所述基板上并包括至少一个用于布线的金属层、至少一个电介质层和至少一个用于顶部电极的金属层，其中所述基板和所述多层堆叠被成形为形成延伸穿过所述基板并穿过所述多层堆叠的孔。该qip系统还包括源，其被配置为从所述离子阱的背面提供原子物种，所述原子物种穿过所述离子阱的基板和多层堆叠中的孔到达所述离子阱的顶面。

6、本公开的一个方面描述了一种离子阱，其具有由玻璃材料或电介质材料制成的基板；以及多层堆叠，其设置在所述基板上并包括至少一个用于布线的金属层、至少一个电介质层和至少一个用于顶部电极的金属层，所述基板和所述多层堆叠被成形为形成延伸穿过所述基板和所述多层堆叠的孔。

7、为了实现上述和相关目的，所述一个或多个方面包括所附权利要求中充分描述和特别指出的特征。以下描述和附图详细阐述了所述一个或多个方面的某些说明性特征。然而，这些特征仅指示可以采用各个方面的原理的各种方式中的一些方式，并且本描述旨在包括所有这些方面及其等价物。

1.一种制造阱的方法，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述基板由玻璃材料或电介质材料制成。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述基板由熔融石英制成。

4.根据权利要求1所述的方法，其中加工所述基板的背面包括施加至少一个激光写入步骤，以加工所述基板的背面用于选择性蚀刻。

5.根据权利要求1所述的方法，其中加工所述基板的背面包括通过从所述基板的背面去除所述基板的一部分来局部成形所述基板。

6.根据权利要求5所述的方法，其中去除所述基板的一部分包括施加一个或多个激光写入步骤和一个或多个蚀刻步骤。

7.根据权利要求5所述的方法，其中去除所述基板的一部分留下邻近所述基板的顶面的弯月面。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括去除所述弯月面。

9.根据权利要求8所述的方法，其中：

10.根据权利要求1所述的方法，其中构建所述多层堆叠包括：

11.根据权利要求10所述的方法，其中设置所述电介质层包括在所述电介质层中形成通孔，以实现所述第一金属化物和所述第二金属化物之间的连接。

12.根据权利要求10所述的方法，其中设置所述第一金属化物包括图案化所述第一金属化物以提供所述布线。

13.根据权利要求10所述的方法，其中设置所述第二金属化物包括图案化所述第二金属化物以提供所述顶部电极。

14.根据权利要求10所述的方法，其中设置所述第一金属化物、设置所述第二金属化物或两者包括电镀工艺。

15.根据权利要求1所述的方法，其中：

16.根据权利要求15所述的方法，还包括通过去除所述多层堆叠的一部分来成形所述多层堆叠，以使穿过所述基板的孔延伸穿过所述多层堆叠。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述多层堆叠包括具有多个坝的电介质层，并且延伸穿过所述多层堆叠的孔在所述电介质层中的坝之间延伸。

18.根据权利要求16所述的方法，还包括去除所述保护层。

19.一种离子阱，包括：

20.一种量子信息处理系统，包括：