关于某某研究利用拓扑绝缘体进行量子计算合同

关于某某研究利用拓扑绝缘体进行量子计算合同一、项目背景与研究目标拓扑绝缘体作为一种具有独特电子结构的量子材料，其表面态受拓扑保护且对外界扰动具有天然鲁棒性，成为构建下一代量子计算系统的核心候选方案。本合同旨在通过合作研发，突破拓扑量子比特的材料制备、器件集成与量子操控关键技术，最终实现基于拓扑绝缘体的高保真度量子计算原型系统。1.1技术背景拓扑绝缘体的体相绝缘特性与表面导电态源于其电子态的拓扑序，这种量子特性使得表面电子自旋与动量形成锁定关系，可用于构建抗退相干的拓扑量子比特。目前，Bi₂Se₃、Bi₂Te₃等二元化合物及(Bi,Sb)₂Te₃四元合金体系已展现出优异的拓扑性质，而与超导体结合形成的异质结可进一步诱导马约拉纳零能模，为非阿贝尔任意子操控奠定基础。1.2研究目标材料层面：开发缺陷密度低于10¹⁶cm⁻³的高质量拓扑绝缘体薄膜，实现分子束外延（MBE）生长的厚度均匀性控制在±2nm以内；器件层面：构建拓扑绝缘体/超导异质结量子比特原型，量子相干时间达到100μs以上，门操作保真度≥99.5%；系统层面：完成4比特拓扑量子计算测试平台搭建，实现量子纠缠分发与拓扑保护量子门操作。二、合作内容与技术方案2.1材料制备与表征合作双方将联合开展拓扑绝缘体材料的制备与性能优化，具体包括：薄膜生长：采用MBE技术在4英寸硅衬底上生长Bi₂Se₃/Bi₂Te₃异质结薄膜，通过原位掺杂调控能带结构，确保体相载流子浓度降至10¹⁸cm⁻³以下；表面保护：开发原子层沉积（ALD）封装工艺，利用Al₂O₃薄膜隔绝空气与水汽，维持表面态稳定性超过6个月；表征标准：通过角分辨光电子能谱（ARPES）验证狄拉克锥态存在，X射线衍射（XRD）测试晶体质量，原子力显微镜（AFM）控制表面粗糙度≤0.5nm。2.2拓扑量子比特器件研发基于拓扑绝缘体纳米线与超导电极集成技术，设计并制备具有马约拉纳零能模的量子比特器件：纳米线制备：通过机械剥离与干法蚀刻工艺，加工宽度50-100nm、长度1-5μm的拓扑绝缘体纳米线，确保线宽均匀性偏差＜5%；异质结集成：在纳米线两端制备超导铝电极，形成S-TI-S结结构，通过低温输运测试验证交叉安德烈夫反射（CAR）效应，非局部电导信号强度需≥2e²/h；栅极调控：设计多栅极结构实现对纳米线化学势的精确控制，电压调控范围-2V至+2V，调控精度达到1mV。2.3量子操控与系统集成构建低温量子测控平台，实现拓扑量子比特的初始化、操控与读出：制冷系统：采用dilutionrefrigerator提供10mK以下工作环境，磁场噪声控制在1nT/√Hz以内；微波操控：开发1-20GHz可调谐微波源，通过共面波导实现量子门操作，Rabi振荡频率达到10-100MHz；读出技术：基于单电子晶体管（SET）的电荷传感方案，实现量子态读出保真度≥98%，读取时间＜1μs。三、项目实施计划3.1阶段划分与里程碑第一阶段（0-12个月）：完成拓扑绝缘体薄膜与纳米线制备，实现材料性能指标；提交《材料质量检测报告》，通过ARPES与XRD验证；第二阶段（13-24个月）：完成拓扑量子比特器件集成，观测马约拉纳零能模信号；搭建低温测控平台，实现单量子比特操控；第三阶段（25-36个月）：构建4比特拓扑量子计算原型系统，演示两比特量子纠缠与拓扑保护量子门操作，系统运行稳定性≥99%。3.2资源分配甲方责任：提供MBE设备、低温探针台等核心仪器，负责材料生长与器件制备，配备3名材料工程师与2名器件工艺师；乙方责任：提供量子测控系统与算法支持，负责量子比特操控与系统集成，配备2名量子物理学家与3名电子工程师；共享资源：联合使用第三方表征平台（如同步辐射光源），费用按6:4比例分摊。四、知识产权与成果归属4.1专利申请合作期间产生的发明创造，由双方共同申请专利，权利归属比例为甲方55%、乙方45%；涉及拓扑绝缘体材料配方、纳米线制备工艺的核心专利，甲方享有优先实施权；涉及量子操控算法与系统集成的专利，乙方享有优先实施权。4.2技术秘密双方需对合作过程中获取的材料生长参数、器件设计图纸、量子测控代码等技术秘密保密，保密期限为合同终止后5年；未经对方书面许可，任何一方不得向第三方披露或转让涉密信息，违反者需承担500万元违约金。4.3成果转化项目成果如需产业化，双方应成立合资公司，甲方以技术入股占比40%，乙方以现金入股占比60%；转化收益按专利归属比例分配，其中30%用于后续研发投入，70%由双方按股权比例分配。五、验收标准与考核指标5.1材料验收拓扑绝缘体薄膜厚度50-200nm，均匀性偏差＜3%；表面态载流子迁移率≥10,000cm²/Vs；纳米线长度1-5μm，直径50-100nm，断裂强度＞1GPa。5.2器件验收量子比特相干时间T1≥100μs，T2≥50μs；单量子比特门操作保真度≥99.5%，两比特门保真度≥98%；马约拉纳零能模信号在0.1K温度下可重复观测，量子化电导平台稳定性＞24小时。5.3系统验收4比特量子计算原型系统可实现Grover搜索算法与量子傅里叶变换，单次运行成功率≥90%；系统平均无故障时间（MTBF）≥100小时，支持远程控制与自动化数据采集。六、风险与争议解决6.1技术风险若材料缺陷密度未达标（＞10¹⁶cm⁻³），双方需追加3个月研发期，甲方负责优化MBE生长参数，乙方提供理论模拟支持；若量子比特相干时间未达指标，乙方需引入动态解耦技术，相关费用由乙方承担30%。6.2合作争议因技术路线分歧导致项目停滞超过1个月，双方应召开专家评审会，由第三方机构（如中科院物理所）提出仲裁方案；合同履行过程中产生的争议，优先通过协商解决；协商不成的，提交合同签订地（北京市）仲裁委员会仲裁。七、经费与支付方式7.1总经费项目总预算为5000万元，其中甲方承担2800万元（材料制备与设备采购），乙方承担2200万元（量子测控与算法研发）。7.2支付节点合同签订后30日内，甲方支付乙方启动经费800万元（总预算的36%）；第一阶段验收通过后30日内，支付1000万元（45%）；第二阶段验收通过后30日内，支付400万元（19%）。7.3经费管理经费使用需符合双方财务制度，每月提交支出明细；超预算支出需经双方书面同意，擅自挪用经费者需双倍赔偿。八、其他条款8.1合同期限本合同自2025年10月起至2028年10月止，共计36个月。期满后可根据项