量子计算热回收器和制备方法

本公开属于量子计算机和微电子，特别涉及量子计算热回收器和制备方法。

背景技术：

1、能斯特效应是一种横向热电转换效应，当材料中存在纵向温度梯度 ∇t 时，会在垂直于∇t 的方向上产生横向电场（电势差）。反常能斯特效应（ane）则是在零外磁场下，由材料能带的贝利曲率（即动量空间中的几何相位）所驱动的横向热电响应，其大小正比于费米面附近的贝利曲率分布。与依赖外磁场的常规能斯特效应不同，ane 在零磁场下即可工作，因而在微纳尺度的热管理与能量回收中具有独特优势。目前已知具有较大 ane 的材料主要为铁磁性的拓扑材料，如co2mnga、mn3sn、co3sn2s2 等。

2、在量子计算领域，低温热管理是实现可扩展量子处理器的关键挑战之一。低温下产生的废热增加了布线、噪声与系统复杂度，阻碍了量子计算的规模化扩展。具体地，稀释制冷机中的废热主要来源于同轴布线、衰减器、环形器、低温放大器（hemt）以及量子比特控制/读出线路上的欧姆耗散，这些热量集中产生于 mk–4 k 温区，而该温区的制冷功率仅为微瓦至毫瓦量级，废热的排出因此成为限制量子比特数目扩展的瓶颈。因此，可以利用横向热电效应（如反常能斯特效应）将局域废热直接转换为电信号，同时实现热管理与能量回收。

3、而目前用于热电能量回收的器件主要有两类。第一类是基于纵向塞贝克效应（seebeck effect）的器件，其热流方向与电压方向平行。第二类是基于横向反常能斯特效应的器件，其电压方向垂直于温度梯度方向。

技术实现思路

1、本公开的一个方面，一种基于拓扑材料的量子计算热量回收转化器件，该器件包括，

2、底栅层；

3、第一绝缘层，被生长于所述底栅层上；

4、热电转换层，被生长于所述第一绝缘层上；

5、横向电极对，被生长于所述第一绝缘层上，与所述热电转换层电连接；

6、其中，所述底栅层通过所述第一绝缘层向所述热电转换层施加第一面外位移场，以开关并调节所述热回收器的反常能斯特效应。

7、进一步的，该热回收器件还包括，

8、第二绝缘层，被生长于所述热电转换层和横向电极对上；

9、顶栅层；

10、其中，所述顶栅层通过所述第二绝缘层向所述热电转换层施加第二面外位移场。

11、所述热电转换层为基于拓扑材料的横向热电转换层。

12、本公开的一个方面，一种量子计算热回收器制备方法，该方法包括以下步骤，

13、在底栅层上生长第一绝缘层，

14、在所述第一绝缘层上生长出拓扑反铁磁材料的热电转换层，以及与该热电转换层连接的横向电极对；

15、在所述横向电极对及热电转换层之上生长第二绝缘层；

16、在第二绝缘层上生长顶栅层；

17、连接栅压源以及外部电路，外部电路用于读出横向能斯特电压信号或进行储能。

18、本公开的热回收器件，利用拓扑材料中的层间可调的贝利曲率，调控反常能斯特效应，将低温环境中的废热回收并转换为电信号，以实现在量子计算领域的热管理与能量回收。

1.一种量子计算热回收器，其特征在于，该热回收器包括，

2.根据权利要求1所述的热回收器，其特征在于，该热回收器还包括栅压源，该栅压源用于提供第一面外位移场。

3.根据权利要求2所述的热回收器，其特征在于，所述热回收器的横向电极对连接一外部读出电路，该外部读出电路用以读出横向能斯特电压信号，或回收电势能存储/驱动负载。

4.根据权利要求2所述的热回收器，其特征在于，该热回收器还包括，

5.根据权利要求1所述的热回收器，其特征在于，所述热电转换层为基于拓扑材料的横向热电转换层。

6.根据权利要求1或2所述的热回收器，其特征在于，所述电极对为霍尔条几何。

7.根据权利要求1或2所述的热回收器，其特征在于，所述底栅层采用重掺杂导电si。

8.根据权利要求3所述的热回收器，其特征在于，所述的热电转换层为mnbi2te4磁性拓扑绝缘体薄膜。

9.一种量子计算热回收器制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，