ES3060734T3

ES3060734T3 - Quantum control devices and methods

Info

Publication number: ES3060734T3
Application number: ES20769343T
Authority: ES
Inventors: Steve Maclean; Francois Fillion-Gourdeau; Pierre Louis Joseph Levesque; Jean-Philippe W Maclean
Original assignee: Infinite Potential Laboratories Lp
Current assignee: Infinite Potential Laboratories Lp
Priority date: 2019-03-08
Filing date: 2020-03-05
Publication date: 2026-03-27
Anticipated expiration: 2040-03-05
Also published as: JP2022525059A; EP3935669A1; EP4648576A2; CA3131807A1; JP2023175842A; US20230187503A1; WO2020181362A1; EP3935669B1; EP3935669C0; EP4648576A3; US12191357B2; JP7617212B2; JP7379520B2; EP3935669A4; CA3131807C

Abstract

En términos generales, un dispositivo de control cuántico incluye un sustrato con una superficie. Sobre esta superficie se dispone una capa aislante que define una cavidad. Dicha capa aislante incluye una superficie que define una abertura hacia la cavidad. El dispositivo de control cuántico también incluye una capa sensible al campo eléctrico sobre la superficie aislante. Esta capa sensible al campo eléctrico incluye una región objetivo ubicada sobre la abertura de la cavidad. Además, el dispositivo de control cuántico incluye una proyección que se extiende desde el sustrato hacia el interior de la cavidad y termina en una punta. La proyección está configurada para producir un campo eléctrico que interactúa con un estado cuántico en la región objetivo. La punta se encuentra dentro de la cavidad y está configurada para concentrar el campo eléctrico producido por la proyección. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0002] Dispositivos y procedimientos de control cuántico

[0003] Referencia cruzada a solicitudes relacionadas

[0004] La presente solicitud reivindica prioridad frente a la Solicitud Provisional de Patente U.S. No.62/815,974, presentada el 8 de marzo de 2019.

[0005] Antecedentes

[0006] La siguiente descripción se refiere a dispositivos de control cuántico y a procedimientos para hacer funcionar dispositivos de control cuántico.

[0007] Los campos eléctricos pueden aplicarse a los materiales para producir dispositivos útiles. Por ejemplo, se puede aplicar un campo eléctrico a un material ferroeléctrico para producir un condensador capaz de almacenar energía eléctrica. En otro ejemplo, se puede aplicar un campo eléctrico a un material piezoeléctrico para producir un actuador capaz de desplazar un objeto. En la actualidad, los campos eléctricos se utilizan sobre todo en dispositivos basados en las propiedades clásicas de los materiales. Estas propiedades clásicas pueden dar lugar a propiedades de los materiales que surgen a longitudes de escala macroscópica (por ejemplo, superiores a 10 µm). Sin embargo, la capacidad de los campos eléctricos para interactuar con las propiedades cuánticas de los materiales puede dar lugar a nuevos tipos de dispositivos útiles.

[0008] US 2015/027523 A1 divulga un diodo resonante de efecto túnel, y otras estructuras electrónicas, fotónicas y dispositivos MEMS electromecánicos unidimensionales, formados como una heteroestructura en un nanobisel formando segmentos de longitud del bisel con diferentes materiales que tienen diferentes brechas de banda. US 2006/099825 A1 divulga poner en contacto una punta de un AFM con la superficie de un sustrato de GaAs o de un sustrato de AlGaAs, por ejemplo, aplicando una polarización negativa a la punta, y aplicando una polarización positiva al sustrato de GaAs o al sustrato de AlGaAs, con el fin de formar una película de óxido en forma de donut.

[0009] Descripción de los dibujos

[0010] La FIG.1A es un diagrama esquemático de un ejemplo de dispositivo de control cuántico que tiene un sustrato y una proyección;

[0011] La FIG.1B es un diagrama esquemático del dispositivo de control cuántico de ejemplo de la FIG.1A, pero en el que un espacio cerrado está totalmente relleno de material dieléctrico;

[0012] La FIG.1C es un diagrama esquemático del dispositivo de control cuántico de ejemplo de la FIG.1A, pero en la que una capa sensible al campo incluye una capa diana y una capa intermedia;

[0013] La FIG. 2A presenta cuatro gráficos de contorno que muestran la influencia simulada de un campo eléctrico sobre una hojuela de grafeno de 200 nm que tiene límites en silla de brazos;

[0014] La FIG.2B presenta cuatro gráficos de contorno que muestran la influencia simulada de un campo eléctrico y un campo magnético de 12 T sobre una hojuela de grafeno de 200 nm que tiene límites en silla de brazos; La FIG. 3A es un diagrama esquemático, en vista en perspectiva, de un ejemplo de dispositivo de control cuántico que incluye una pluralidad de proyecciones dispuestas sobre un sustrato;

[0015] La FIG.3B es un diagrama esquemático, en sección transversal, del ejemplo de dispositivo de control cuántico de la FIG.3A;

[0016] La FIG.4A es un diagrama esquemático, en vista superior, de una pluralidad de proyecciones que se extienden desde un sustrato a cavidades respectivas de una capa aislante para definir un conjunto rectilíneo;

[0017] La FIG.4B es un diagrama esquemático, en vista superior, de una pluralidad de proyecciones que se extienden desde un sustrato a cavidades respectivas de una capa aislante para definir un conjunto hexagonal;

[0018] La FIG.4C es un diagrama esquemático, en vista superior, de una pluralidad de subconjuntos de proyección que se extienden desde un sustrato a cavidades respectivas de una capa aislante para definir un conjunto rectilíneo;

[0019] La FIG. 5A es un diagrama esquemático, en sección transversal, de un ejemplo de dispositivo de control cuántico que tiene un conjunto de patrones difractivos formados en un sustrato;

[0020] La FIG.5B es un diagrama esquemático, en vista inferior, del ejemplo de dispositivo de control cuántico de la FIG.5A;

[0021] La FIG. 6A es un diagrama esquemático, en sección transversal, de un ejemplo de dispositivo de control cuántico que tiene un conjunto de lentes formadas sobre un sustrato;

[0022] La FIG.6B es un diagrama esquemático, en vista inferior, del ejemplo de dispositivo de control cuántico de la FIG.6A;

[0023] La FIG. 7A es un diagrama esquemático, en sección transversal, de un ejemplo de dispositivo de control cuántico que tiene una capa conductora que incluye una pluralidad de huecos;

[0024] La FIG.7B es un diagrama esquemático, en vista inferior, del ejemplo de dispositivo de control cuántico de la FIG.7A; y

[0025] La FIG.8 es un diagrama esquemático, en sección transversal, de dos instancias del ejemplo de dispositivo de control cuántico de la FIG.3A, pero en el que las instancias están enfrentadas y tienen en común una capa de respuesta al campo.

[0026] Descripción detallada

[0027] En algunos aspectos de lo aquí descrito, se presentan dispositivos de control cuántico para interactuar con estados cuánticos utilizando un campo eléctrico. En particular, un dispositivo de control cuántico puede incluir un sustrato que tiene una superficie de sustrato. Sobre la superficie del sustrato se dispone una capa aislante que define una cavidad. La capa aislante incluye una superficie aislante que define una abertura a la cavidad. El dispositivo de control cuántico también incluye una capa sensible al campo sobre la superficie del aislante. La capa sensible al campo incluye una región diana que reside sobre la abertura de la cavidad. El dispositivo de control cuántico incluye además una proyección que se extiende desde el sustrato hasta la cavidad y termina en una punta. La proyección está configurada para producir un campo eléctrico que interactúa con un estado cuántico en la región diana. La punta reside en la cavidad y está configurada para concentrar el campo eléctrico producido por la proyección.

[0028] En algunos aspectos descritos en el presente documento, un dispositivo de control cuántico puede incluir un sustrato y una capa aislante que define un conjunto de cavidades. Sobre la capa aislante se dispone una capa sensible al campo que incluye un conjunto de regiones diana, cada una de ellas alineada con una cavidad correspondiente. El dispositivo de control cuántico también puede incluir una proyección que se extiende desde el sustrato hasta una cavidad respectiva. La proyección está configurada para producir un campo eléctrico que: [1] interactúa con un estado cuántico de una región diana adyacente a la proyección, y [2] controla el acoplamiento cuántico entre el estado cuántico de la región diana y un estado cuántico de una región diana vecina. El conjunto de proyecciones puede permitir al dispositivo de control cuántico correlacionar los estados cuánticos de cada región diana, estableciendo así uno o más estados cuánticos colectivos.

[0029] Refiriéndose ahora a la FIG. 1A, se presenta un diagrama esquemático, en sección transversal, de un ejemplo de dispositivo 100 de control cuántico que tiene un sustrato 102 y una proyección 104 que se extiende desde el mismo. El sustrato 102 incluye una superficie 106 de sustrato, que puede ser una superficie plana, como se muestra en la FIG.1A. El sustrato 102 puede estar formado de un material semiconductor tal como silicio, germanio, una aleación de silicio-germanio y arseniuro de galio. Sin embargo, son posibles otros materiales (por ejemplo, materiales aislantes o metálicos). La proyección 104 se extiende desde la superficie 106 del sustrato hacia una cavidad 108 y puede definir una estructura en forma de pilar. Sin embargo, son posibles otras formas (por ejemplo, piramidal, semiesférica, en cuña, etc.). La proyección 104 puede formar parte del sustrato 102, como se muestra en la FIG.1A, o alternativamente, ser una estructura separada acoplada al sustrato 102. La proyección 104 puede estar formado del mismo material que el sustrato 102 o formado por un material diferente al sustrato 102. Por ejemplo, la proyección 104 puede estar formado de un material metálico (por ejemplo, Mo, W, Cu, etc.), un material semiconductor (por ejemplo, Si, Ge, aleación Si-Ge, GaN, GaAs, etc.), un material carbonoso (por ejemplo, diamante, nanotubos de carbono, nanorods de carbono, etc.), o un material cerámico (por ejemplo, nitruro de boro hexagonal, óxidos metálicos, etc.). Otros materiales son posibles.

[0030] El ejemplo de dispositivo 100 de control cuántico incluye una capa 110 aislante dispuesta sobre la superficie 106 del sustrato y que define la cavidad 108. La capa 110 aislante incluye una superficie 112 aislante que define una abertura 114 a la cavidad 108. La superficie 112 aislante puede ser una superficie plana y también puede ser paralela a la superficie 106 del sustrato. La capa 110 aislante puede estar en contacto con la superficie 106 del sustrato, tal como se muestra en la FIG.1A, o alternativamente, estar acoplada al sustrato 102 a través de una o más capas intermedias. Tales capas intermedias pueden mejorar el acoplamiento de la capa 110 aislante con el sustrato 102.

[0031] En algunas realizaciones, la cavidad 108 está dispuesta enteramente a través de la capa 110 aislante. En estas realizaciones, la cavidad 108 puede estar definida por un eje longitudinal y un área de sección transversal. El eje longitudinal puede ser recto, curvo o una combinación de ambos. El área de la sección transversal puede estar delimitada por cualquier tipo de perímetro (por ejemplo, un círculo, un hexágono, un oblongo, un paralelogramo, etc.). El área de la sección transversal también puede permanecer constante a lo largo del eje longitudinal o variar con la distancia a través de la capa 110 aislante. Por ejemplo, la cavidad 108 puede ser una cavidad cilíndrica definida por un eje longitudinal recto y un área de sección transversal circular de radio constante. En otro ejemplo, la cavidad 108 puede tener una forma frustrum definida por un eje longitudinal recto y un área de sección transversal que disminuye de tamaño con la distancia desde la superficie 112 del aislante. Son posibles otras formas para la cavidad 108.

[0032] En algunas realizaciones, la capa 110 aislante está formada por un material que tiene una resistividad eléctrica igual o superior a 1 x 10<8>Ω·cm. Ejemplos de tales materiales incluyen óxido de aluminio (por ejemplo, Al<2>O<3>), óxido de silicio (por ejemplo, SiO<2>, SiOx, etc.), nitruro de silicio (por ejemplo, Si<3>N<4>), oxinitruro de silicio (por ejemplo, SiOxNy), óxido de hafnio (por ejemplo, HfO<2>), nitruro de titanio (por ejemplo, TiN), etc. En algunas realizaciones, el material tiene una resistividad eléctrica igual o superior a 1 x 10<10>Ω·cm a temperatura ambiente. En algunas realizaciones, el material tiene una resistividad eléctrica igual o superior a 1 x 10<12>Ω·cm a temperatura ambiente. En algunas realizaciones, el material tiene una resistividad eléctrica igual o superior a 1 x 10<14>Ω·cm a temperatura ambiente.

[0034] El ejemplo de dispositivo 100 de control cuántico también incluye una capa 116 de respuesta de campo dispuesta sobre la superficie 112 aislante y que incluye una región 118 diana. La región 118 diana reside sobre la abertura 114 a la cavidad 108, que puede estar en una posición centrada sobre la abertura 114 y opuesta a la proyección 104. Sin embargo, son posibles otras posiciones de la región 118 diana (por ejemplo, descentrada, desviación con respecto a la proyección 104, etc.) En algunos casos, la capa 116 de respuesta de campo es una capa con patrones, que puede estar formada por dos o más materiales. En algunos casos, la capa 116 de respuesta de campo incluye una pluralidad de capas. La pluralidad de capas puede incluir una capa ferromagnética, una capa antiferromagnética, una capa superconductora o cualquier combinación de las mismas. Son posibles otros tipos de capas. Además, la pluralidad de capas puede definir una estructura intercalada que tiene una o más de una capa ferromagnética, una capa antiferromagnética y una capa superconductora intercaladas entre otras capas (por ejemplo, capas ferromagnéticas, capas antiferromagnéticas, capas superconductoras, etc.).

[0036] La capa 116 sensible al campo puede tener uno o más estados cuánticos asociados con la región 118 diana que cambian en respuesta al campo eléctrico. Entre los ejemplos de uno o más estados cuánticos se incluyen los basados en una estructura de banda electrónica, un espín electrónico, un espín nuclear, un pedido magnético, un momento magnético, un pedido ferroeléctrico, un momento ferroeléctrico, un pedido atómico, una transición óptica, una dispersión de fonones, uno o más niveles de energía discretos, etc. Son posibles otros tipos de estados cuánticos, como los basados en una superposición de estados cuánticos y un entrelazamiento de estados cuánticos.

[0038] La región 118 diana puede incluir un rasgos en la estructura atómica de la capa 116 sensible al campo que permita que uno o más estados cuánticos emerjan dentro de la región 118 diana, mejore una interacción entre uno o más estados cuánticos y el campo eléctrico, o ambas cosas. La estructura atómica puede ser una estructura atómica bidimensional, una estructura atómica tridimensional, una estructura atómica amorfa o alguna combinación de las mismas. Por ejemplo, la capa 116 sensible al campo puede incluir una capa de grafeno, que corresponde a una estructura atómica bidimensional. Ejemplos de otras estructuras atómicas bidimensionales incluyen una capa de nitruro de boro hexagonal (por ejemplo, h-BN), una capa de sulfuro de molibdeno (por ejemplo, MoS<2>), y una capa de sulfuro de tungsteno (por ejemplo, WS<2>). En otro ejemplo, la capa 116 de respuesta de campo puede incluir una isla tridimensional formada de diamante, tal como en una superficie exterior o interior de la capa 116 de respuesta de campo. La isla tridimensional también puede estar incrustada parcial o totalmente dentro de la capa sensible al campo. En otro ejemplo, la capa 116 de respuesta de campo puede incluir una nanopartícula formada de vidrio metálico (por ejemplo, oro, plata, una aleación amorfa de hierro y boro). El vidrio metálico puede tener un momento magnético.

[0039] En algunas realizaciones, la región 118 diana incluye una inclusión en la estructura atómica de la capa 116 sensible al campo. La inclusión puede deberse a que un átomo (o grupo de átomos) ocupa un espacio intersticial en la estructura atómica. En algunas realizaciones, la región 118 diana incluye una sustitución en la estructura atómica de la capa 116 sensible al campo. La sustitución puede ser el resultado de una sustitución química o isotópica de uno o más átomos por otros en la estructura atómica. En algunas realizaciones, la región 118 diana incluye una vacante en la estructura atómica de la capa 116 sensible al campo.

[0041] En algunas realizaciones, la región 118 diana incluye un átomo o molécula en una superficie de la capa 116 de respuesta al campo. El átomo o molécula puede incluir una pluralidad de átomos o moléculas, y tal como tal, puede ser un átomo individual, un grupo de átomos, un grupo funcional químico, una nanopartícula, una o más moléculas, una isla bidimensional de átomos o moléculas, una heteroestructura apilada en base a una disposición ordenada de átomo, una superposición de átomos en base a un patrón, y así sucesivamente. El átomo o molécula puede estar dispuesto en una superficie exterior, de la capa 116 de respuesta de campo. El átomo o molécula también puede estar dispuesto en una superficie interior de la capa 116 de respuesta de campo. En algunos casos, tanto la superficie exterior como la superficie interior de la capa 116 de respuesta de campo tienen un átomo o molécula dispuesto sobre ella.

[0043] El ejemplo de dispositivo 100 de control cuántico incluye además la proyección 104, que termina en una punta 120. En algunas variaciones, múltiples instancias de la proyección 104 pueden extenderse desde el sustrato 102 hacia la cavidad 108 (es decir, una pluralidad de proyecciones 104). La proyección 104 puede tener una relación altura-anchura en un intervalo de 2:1 a 10000:1. En algunos casos, la proyección 104 puede tener una relación altura-anchura en un intervalo de 20:1 a 200:1. La proyección 104 está configurada para producir un campo eléctrico que interactúa con un estado cuántico en la región 118 diana. La punta 120 reside en la cavidad 108 y está configurada para concentrar el campo eléctrico producido por la proyección 104. En algunos casos, la punta 120 está configurada para concentrar el campo eléctrico a una magnitud de al menos 1 x 10<5>V/m en la región 118 diana. En algunos casos, la punta 120 está configurada para concentrar el campo eléctrico a una magnitud de al menos 1 x 10<9>V/m en la región 118 diana. En algunos casos, la punta 120 está configurada para concentrar el campo eléctrico a una magnitud de al menos 1 x 10<10>V/m en la región 118 diana. En algunos casos, la punta 120 está configurada para concentrar el campo eléctrico a una magnitud de al menos 1 x 10<11>V/m en la región 118 diana. En algunos casos, la punta 120 está configurada para concentrar el campo eléctrico a una magnitud de al menos 1 x 10<12>V/m en la región 118 diana.

[0045] La concentración del campo eléctrico puede ser ayudada por una forma de la punta 120 y una colocación de la punta 120 relativa a la región 118 diana. Por ejemplo, la punta 120 puede tener una forma cónica cuyo estrechamiento permite que el campo eléctrico emane de una superficie sustancialmente reducida. La punta 120 también puede incluir una o ambas superficies texturizadas y una nanopartícula para ayudar a concentrar el campo eléctrico. La punta 120 puede incluir además una subestructura, tal como un acoplador de rejilla, para ayudar a concentrar el campo eléctrico. En otro ejemplo, la punta 120 puede residir en la cavidad 108 a menos de 100 nm de la región 118 diana. Tal colocación puede permitir que la región diana 118 experimente un alto campo eléctrico (por ejemplo, una magnitud de al menos 1 x 10<5>V/m). En algunos casos, la punta 120 reside en la cavidad 108 a menos de 20 nm de la región 118 diana. En algunos casos, la punta 120 reside en la cavidad 108 a menos de 15 nm de la región 118 diana. En algunos casos, la punta 120 reside en la cavidad 108 a menos de 10 nm de la región 118 diana. En algunos casos, la punta 120 reside en la cavidad 108 a menos de 5 nm de la región 118 diana. En algunos casos, la punta 120 reside en la cavidad 108 a menos de 1 nm de la región 118 diana.

[0047] En algunas realizaciones, la proyección 104 está formado por un material resistente a la emisión de electrones bajo campos eléctricos elevados (o fuertes voltajes aplicados). Por ejemplo, la proyección 104 puede estar formado por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,0 eV. Ejemplos de tales materiales incluyen materiales semiconductores (por ejemplo, Si, Ge y aleaciones Si-Ge), materiales metálicos (por ejemplo, Mo, W y Cu), materiales cerámicos (por ejemplo, h-BN, WOxy MoOx) y materiales carbonosos (por ejemplo, diamante, nanotubos de carbono y nanorods de carbono). En algunos casos, la proyección 104 está formado por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,2 eV. En algunos casos, la proyección 104 está formado por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,4 eV. En algunos casos, la proyección 104 está formado por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,6 eV. En algunos casos, la proyección 104 está formado por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,8 eV. En algunos casos, la proyección 104 está formado por un material que tiene una función de trabajo de al menos 5,0 eV.

[0049] Cuando está formada de un material semiconductor, la proyección 104 puede incluir un perfil de dopaje que define una distribución espacial de dopantes de tipo p, dopantes de tipo n, o ambos, dentro de la proyección 104. La distribución espacial puede ser simple (por ejemplo, una distribución uniforme) o compleja (por ejemplo, una distribución que establezca una o más uniones p-n a lo largo de la proyección 104). En algunos casos, la proyección 104 está formado por un material conductor. El material conductor puede tener una resistividad eléctrica menor que 100 Ω·cm a temperatura ambiente. Por ejemplo, el material conductor puede ser un material de silicio dopado que tiene una resistividad eléctrica a temperatura ambiente en el intervalo de 2-50 Ω·cm. En otros casos, el material conductor puede tener una resistividad eléctrica menor que 1 x 10<-1>Ω·cm. En algunas variaciones, la proyección 104 está formada por un material que se vuelve conductor cuando se activa (por ejemplo, cuando se aplica un voltaje a la proyección 104). El material puede pasar a una resistividad eléctrica inferior a 100 Ω·cm cuando se activa. En algunos casos, la proyección 104 puede incluir una superficie exterior con revestimiento. Por ejemplo, la proyección 104 puede estar formado de un primer material (por ejemplo, Si) y revestido con un segundo material (por ejemplo, Pt) que tiene una función de trabajo superior a la del primer material. En algunas variaciones, el segundo material puede ser un material superconductor.

[0051] En algunas realizaciones, el sustrato 102, la capa 110 aislante y la capa sensible al campo 116 definen un espacio 122 cerrado en la cavidad 108 (por ejemplo, véase la línea discontinua de la FIG.1A). El espacio 122 cerrado incluye un primer volumen 124 libre entre la proyección y la capa aislante. El primer volumen 124 libre puede incluir un volumen entre un lado de la proyección 104 y una pared lateral de la cavidad 108. En algunos casos, el espacio 122 cerrado también puede incluir un segundo volumen 126 libre entre la proyección 104 y la capa 116 de respuesta de campo. El segundo volumen 126 libre puede incluir un volumen entre una punta 120 de la proyección 104 y una superficie interior de la capa 116 de respuesta de campo. El espacio 122 cerrado es operable para aislar eléctricamente la proyección 104 de la capa 110 aislante. El espacio 122 cerrado también puede ayudar a la capa 110 aislante a aislar eléctricamente la proyección 104 de otras proyecciones en cavidades respectivas de la capa 110 aislante (por ejemplo, si el dispositivo de control cuántico forma parte de un conjunto de dispositivos de control cuántico).

[0053] El espacio 122 cerrado puede incluir un vacío en cualquier porción del mismo, incluyendo una porción completa. En algunos casos, el espacio 122 cerrado contiene una presión de vacío no superior a 10<-5>Torr. En algunos casos, el espacio 122 cerrado contiene una presión de vacío no superior a 10<-8>Torr. El espacio 122 cerrado también puede rellenarse al menos parcialmente con un material dieléctrico. Dicho llenado puede dividir el espacio 122 cerrado en una o más cámaras internas, o alternativamente, llenar el espacio 122 cerrado por completo. La FIG.1B presenta un diagrama esquemático del ejemplo de dispositivo 100 de control cuántico de la FIG.1A, pero en el que el espacio 122 cerrado está totalmente relleno de material dieléctrico. El material dieléctrico puede ser un material que tiene una constante dieléctrica que oscila entre 1 y 10. En algunos casos, el material dieléctrico tiene una constante dieléctrica superior a 10. En algunos casos, el material dieléctrico tiene una constante dieléctrica superior a 100. El material dieléctrico también puede tener una rigidez dieléctrica superior a 0,05 V/nm y, en muchas variaciones, superior a 1 V/nm. Algunos ejemplos de estos materiales son el óxido de silicio (por ejemplo, SiO<2>), el nitruro de silicio (por ejemplo, Si<3>N<4>), el nitruro de boro (por ejemplo, h-BN) y el diamante. En algunos casos, el material dieléctrico puede estar formado del mismo material que la capa 110 aislante.

[0055] En algunas realizaciones, la capa 110 aislante incluye una pared lateral 134 interior que rodea la proyección 104 que define al menos una porción de la cavidad 108. La pared lateral 134 interior puede encontrarse con la superficie 112 aislante en la abertura 114 de la cavidad 108. En algunos casos, la pared lateral 134 interior se desplaza de la proyección 104 para crear una brecha (por ejemplo, véanse las FIGS.1A-1C). La brecha puede contribuir al primer volumen 124 libre de la proyección 104. En algunos casos, la pared lateral 134 interior puede entrar en contacto con la proyección 104 a lo largo de al menos una porción de una superficie de la proyección 104. Dicho contacto puede incrustar la proyección 104 dentro de la capa 110 aislante.

[0057] En otras realizaciones, la abertura 114 es una primera abertura 114 de la cavidad 108 y la superficie 112 aislante es una primera superficie 112 aislante de la capa 110 aislante. La capa 110 aislante incluye una segunda superficie 136 aislante acoplada a la superficie 106 del sustrato y opuesta a la primera superficie 112 aislante. Dicho acoplamiento puede incluir el contacto directo entre la segunda superficie 136 aislante y la superficie 106 del sustrato, o alternativamente, producirse a través de una o más capas intermedias. La una o más capas intermedias pueden mejorar el acoplamiento de la capa 110 aislante al sustrato 102. En algunos casos, la superficie 106 del sustrato, la primera superficie 112 aislante y la segunda superficie 136 aislante son superficies planas. En estas realizaciones, la pared lateral 134 interior se extiende a través de un espesor de la capa 110 aislante y se encuentra con la segunda superficie 136 aislante en una segunda abertura 138 de la cavidad 108. La proyección 104 se extiende desde el sustrato 102 a través de la segunda abertura 138 de la cavidad 108 y se extiende hasta una altura desde el sustrato 102 que es menor que el espesor de la capa 110 aislante.

[0059] El ejemplo de dispositivo 100 de control cuántico puede incluir una capa 128 de direccionamiento debajo del sustrato 102 que incluye un contacto 130 eléctrico opuesto a una base 132 de la proyección 104. La capa 128 de direccionamiento puede estar en contacto con el sustrato 102, tal como se muestra en la FIG 1A, o alternativamente, estar acoplada al sustrato 102 a través de una o más capas intermedias. Tales capas intermedias pueden mejorar el acoplamiento de la capa 128 de direccionamiento al sustrato 102. El contacto 130 eléctrico puede estar configurado para suministrar un voltaje al sustrato 102. El contacto 130 eléctrico también puede estar configurado para recibir una señal eléctrica del sustrato 102 que representa un estado cuántico de la región 118 diana. En esta capacidad, el contacto 130 eléctrico puede utilizarse para caracterizar un estado cuántico de la región 118 diana.

[0061] En las realizaciones que tienen la capa 128 de direccionamiento, el sustrato 102 puede estar configurado para transferir el voltaje a la proyección 104 para producir el campo eléctrico y transferir la señal eléctrica de la proyección 104 al contacto 130 eléctrico. Un potencial de voltaje del sustrato 102 puede controlarse independientemente de un potencial de voltaje de la punta 120 de la proyección 104. Tal control independiente puede ser asistido por la capa 128 de direccionamiento y el contacto 130 eléctrico.

[0063] En funcionamiento, el ejemplo de dispositivo 100 de control cuántico experimenta un potencial de voltaje entre el sustrato 102 (o el contacto 130 eléctrico, si está presente) y la capa 116 de respuesta de campo (o una capa superior). En particular, se puede aplicar un voltaje al sustrato 102 (o contacto 130 eléctrico), que luego se transfiere a la proyección 104 para establecer el potencial de voltaje. El voltaje puede aplicarse de forma continua o mediante impulsos de voltaje. Los impulsos de voltaje pueden tener una duración inferior o igual a 1 milisegundo. En algunos casos, la duración es menor o igual a 1 picosegundo. En algunos casos, la duración es menor que o igual a 100 femtosegundos (por ejemplo, 10-40 femtosegundos).

[0065] El voltaje puede complementarse con un láser para establecer el potencial de voltaje. Por ejemplo, el láser puede generar un haz coherente de radiación electromagnética que es recibido por la región diana 118, la proyección 104 (o múltiples instancias de la misma), o ambas. Tras la recepción, un componente de campo eléctrico del haz coherente de radiación electromagnética puede alterar el potencial de tensión (por ejemplo, aumentar el potencial de tensión) entre la proyección 104 (o múltiples instancias de la misma) y la región 118 objetivo. El potencial de voltaje puede incluir pulsos que tienen una duración de tiempo. En algunos casos, la duración de los pulsos es menor o igual a 1 picosegundo. En algunos casos, la duración de los pulsos es menor que o igual a 100 femtosegundos (por ejemplo, 10-40 femtosegundos).

[0067] En respuesta, se genera el campo eléctrico, durante el cual, el campo eléctrico se extiende desde la punta 120 de la proyección 104 para penetrar en la región 118 diana. La punta 120 funciona, en parte, para concentrar el campo eléctrico a altas magnitudes, y tal como, la región 118 diana puede recibir el campo eléctrico a una magnitud de al menos 1 x 10<5>V/m. En muchos casos, la magnitud es superior a 1 x 10<9>V/m. Al recibir el campo eléctrico, uno o más estados cuánticos de la región 118 diana pueden emerger o ser alterados en sus características (por ejemplo, alterados en número, ocupación, espín, energía, tamaño, distribución espacial, acoplamiento a otros estados cuánticos, etc.). De este modo, el potencial de voltaje puede permitir la manipulación de uno o más estados cuánticos de la región 118 diana y, en algunos casos, también puede permitir la manipulación de estados cuánticos de la capa 116 de respuesta de campo.

[0068] El control del campo eléctrico -tal como la alteración de la magnitud o frecuencia del voltaje, o la aplicación de pulsos de voltaje- puede permitir la interacción con uno o más estados cuánticos. Tal interacción puede cambiar una propiedad de la región 118 diana (o de la capa 116 sensible al campo) y permitir almacenar y manipular información representada por uno o más estados cuánticos. Ejemplos de tales propiedades incluyen una propiedad óptica (por ejemplo, una transmisión óptica, una reflexión óptica, una emisión óptica, una polarización, una fase, etc.), una propiedad magnética (por ejemplo, un momento magnético, un pedido magnético, una inductancia, etc.), una propiedad térmica (por ejemplo, un calor específico, una conductancia térmica, etc.), una propiedad eléctrica (por ejemplo, una resistividad, una capacitancia, etc.) y sus combinaciones (por ejemplo, un efecto optoelectrónico, un efecto magnetocalórico, etc.). Son posibles otras propiedades, tales como las propiedades cuánticas basadas en una correlación de dos o más estados cuánticos.

[0070] En algunas realizaciones, el control del campo eléctrico puede establecer un pozo de potencial electrostático en la región 118 diana que da lugar a que uno o más estados cuánticos tengan cada uno una pluralidad de niveles de energía discretos. La pluralidad de niveles de energía discretos puede ser manipulada por el campo eléctrico para inducir a la región 118 diana a funcionar como un átomo artificial. En esta capacidad, la región 118 diana puede incluir un número discreto de electrones que pueblan un espectro discreto correspondiente de niveles de energía. Como tal, la región 118 diana puede funcionar de forma análoga a un átomo que tiene una carga nuclear efectiva controlada por el campo eléctrico. Dicha operación puede permitirse, controlarse o mejorarse mediante un sistema cuántico en la superficie de la región 118 diana, o alternativamente, incrustado en la región 118 diana (por ejemplo, una inclusión). El sistema cuántico puede incluir un átomo individual, un cúmulo de átomos, un grupo funcional químico, una nanopartícula, una o más moléculas, una isla bidimensional de átomos o moléculas, una heteroestructura apilada en base a una disposición ordenada de átomos, una capa superpuesta de átomos con patrones, y así sucesivamente. En algunos casos, el campo eléctrico puede inducir a la región 118 diana a funcionar como un átomo de Rydberg. En estos casos, uno o más de los electrones de la región 118 diana pueden excitarse a energías elevadas, creando un átomo artificial que tiene un número cuántico principal elevado.

[0072] En algunas realizaciones, el control del campo eléctrico puede utilizarse para manipular un sistema cuántico en la superficie de la región 118 diana (por ejemplo, controlar una posición, cambiar un orden o configuración, alterar un estado cuántico, etc.). El sistema cuántico puede incluir un átomo individual, un cúmulo de átomos, un grupo funcional químico, una nanopartícula, una o más moléculas, una isla bidimensional de átomos o moléculas, una heteroestructura apilada en base a una disposición ordenada de átomos, una sobrecapa de átomos con patrón, etc. El sistema cuántico puede tener estados cuánticos, cada uno de los cuales tiene una pluralidad de niveles de energía discretos. Además, la región 118 diana puede incluir un número discreto de electrones que pueblan un espectro discreto correspondiente de niveles de energía asociados con el sistema cuántico. En estos casos, uno o más de los electrones de la región 118 diana pueden excitarse a energías elevadas, creando un átomo (o átomo artificial) que tiene un número cuántico principal elevado. En algunos casos, el sistema cuántico incluye un átomo de Rydberg (por ejemplo, un átomo de Cs ionizado), moléculas con estados similares al de Rydberg (por ejemplo, moléculas diatómicas homopolares tales como H<2>, P<2>, Cl<2>, acetileno, etc.), o materia con estados similares al de Rydberg en la superficie de la región 118 diana.

[0073] En algunas realizaciones, la capa 116 sensible al campo incluye una pluralidad de capas que comprende una capa 140 diana y una capa 142 intermedia, como se muestra en la FIG.1C. La capa 140 diana contiene la región 118 diana y la capa 142 intermedia está dispuesta entre la capa 110 aislante y la capa 140 diana. Un espesor 144 de la capa 142 intermedia forma parte de una distancia 146 entre la punta 120 de la proyección 104 y la región 118 diana de la capa 116 de respuesta de campo. La distancia 146 puede ser menor que 100 nm. En algunos casos, la distancia 146 es menor que 20 nm desde la región 118 diana. En algunos casos, la distancia 146 es menor que 15 nm desde la región 118 diana. En algunos casos, la distancia 146 es inferior a 10 nm desde la región 118 objetivo. En algunos casos, la distancia 146 es inferior a 5 nm desde la región 118 objetivo. En algunos casos, la distancia 146 es inferior a 1 nm desde la región 118 objetivo.

[0075] En algunas realizaciones, la capa 110 aislante incluye una primera capa aislante sobre la superficie del sustrato 106 y una segunda capa aislante entre la primera capa aislante y la capa 116 que responde al campo. En algunas realizaciones, el ejemplo de dispositivo 100 de control cuántico incluye una segunda capa aislante sobre la capa 116 sensible al campo. La segunda capa aislante puede incluir un orificio opuesto a la abertura 114 de la cavidad 108. En otras realizaciones, el dispositivo 100 de control cuántico de ejemplo incluye una capa conductora sobre la segunda capa aislante. El orificio de la segunda capa aislante puede propagarse a través de la capa conductora.

[0077] El ejemplo de dispositivo 100 de control cuántico puede utilizar la estimulación óptica de la proyección 104 para generar, o ayudar a generar, el campo eléctrico. En algunas realizaciones, la superficie 106 de sustrato es una primera superficie de sustrato y el sustrato 102 incluye una segunda superficie de sustrato opuesta a la primera superficie de sustrato. La primera superficie del sustrato, la segunda superficie del sustrato y la superficie del aislante (o primera superficie del aislante) son superficies planas. El sustrato también incluye una estructura óptica de enfoque formada en la segunda superficie del sustrato opuesta a la base 132 de la proyección 104. La estructura óptica de enfoque está configurada para guiar la luz hacia la proyección 104. Ejemplos de la estructura de enfoque óptico incluyen un patrón difractivo formado en el segundo sustrato y una lente formada en la superficie del sustrato. Estas estructuras pueden estar definidas por la segunda superficie del sustrato, o alternativamente, estar definidas por una estructura distinta acoplada a la segunda superficie del sustrato.

[0078] El dispositivo 100 de control cuántico de ejemplo también puede utilizar la estimulación óptica de la región 118 diana para ayudar a la proyección 104 a generar el campo eléctrico. En algunas realizaciones, la región 118 diana de la capa 116 de respuesta de campo incluye una nanopartícula dispuesta sobre ella. La nanopartícula puede ser operable para mejorar un componente de campo eléctrico asociado con un haz de luz (por ejemplo, luz láser) que incide sobre la región 118 objetivo. El componente de campo eléctrico mejorado puede añadirse a una magnitud del campo eléctrico generado por la proyección 104. La nanopartícula puede estar dispuesta en una superficie interior o exterior de la capa 116 sensible al campo. En algunos casos, la región 118 diana está incrustada dentro de la capa 116 sensible al campo junto con la nanopartícula. En estos casos, la nanopartícula y la región 118 diana pueden definir una inclusión en la capa 116 sensible al campo.

[0080] En algunas realizaciones, el dispositivo 100 de control cuántico de ejemplo incluye un láser configurado para dirigir un haz de luz sobre la región 118 diana. El haz de luz puede incluir uno o más tipos de rayos láser. El haz de luz también puede incluir una o más frecuencias de radiación electromagnética (por ejemplo, frecuencias de luz ultravioleta). El láser puede ser operable para expulsar uno o más electrones de la región 118 diana mediante procedimientos de fotoemisión. El dispositivo 100 de control cuántico de ejemplo también incluye un espectrómetro de electrones configurado para recibir electrones emitidos desde la región 118 diana en respuesta a la recepción del haz de luz. El espectrómetro de electrones puede ser capaz de determinar características de uno o más estados cuánticos de la región 118 diana midiendo propiedades de los electrones (por ejemplo, una energía de los electrones). En otras realizaciones, el dispositivo 100 de control cuántico de ejemplo puede incluir un espectrómetro óptico configurado para determinar las características de uno o más estados cuánticos de la región 118 diana midiendo las propiedades de los fotones.

[0082] En algunas realizaciones, el dispositivo 100 de control cuántico de ejemplo está configurado para funcionar en un entorno criogénico. Por ejemplo, el dispositivo 100 de control cuántico de ejemplo puede estar dispuesto dentro de un criostato. El entorno criogénico puede tener cualquier temperatura por debajo de aproximadamente 123 K (por ejemplo, 77 K, 4 K, menos de 1 K, etc.). En algunas realizaciones, el dispositivo 100 de control cuántico de ejemplo está configurado para funcionar en un entorno de vacío. Por ejemplo, el dispositivo 100 de control cuántico de ejemplo puede disponerse en una cámara de vacío sellable acoplada a una o más bombas de vacío (por ejemplo, bombas rotativas de paletas, bombas turbomoleculares, bombas criogénicas, etc.). El entorno de vacío puede ser cualquier presión parcial de gas inferior a 10<-1>torr (por ejemplo, 10<-3>torr, 10<-6>torr, 10<-9>torr, etc.). En algunas realizaciones, el dispositivo 100 de control cuántico de ejemplo está configurado para funcionar en un campo magnético (es decir, ). Por ejemplo, el dispositivo de control cuántico de ejemplo puede estar dispuesto en un campo magnético de una bobina superconductora. El campo magnético puede ser un campo magnético aplicado superior a 10 mT. En algunas variaciones, el campo magnético aplicado es superior a 100 mT (por ejemplo, 300 mT). En algunas variaciones, el campo magnético aplicado es superior a 500 mT (por ejemplo, 1 T, 3 T, 4 T, etc.).

[0084] La FIG.2A presenta cuatro gráficos 200, 202, 204, 206 de contorno que muestran la influencia simulada de un campo eléctrico sobre una hojuela de grafeno de 200 nm que tiene límites en silla de brazos. Los cuatro gráficos de contorno se han generado a partir de una simulación por ordenador del campo eléctrico en la hojuela de grafeno de 200 nm de ejemplo utilizando una biblioteca Pybinding. Se muestra una densidad de estados de la hojuela de grafeno de 200 nm de ejemplo que responde al campo eléctrico, que aumenta secuencialmente desde el gráfico de contorno 200 al gráfico 206 de contorno. Una magnitud del campo eléctrico se representa porβ, que aumenta de 0,0, a 0,4, a 0,8, y a 1,2 al pasar, respectivamente, del gráfico 200 de contorno, al gráfico 202 de contorno, al gráfico 204 de contorno, y al gráfico 206 de contorno. La densidad de estados se representa en la FIG.2A por tonos de gris, que constituyen la base de los contornos de cada gráfico de contorno. Leyendas en escala de grises a la derecha de la FIG.2A emparejar cada tono de gris con una magnitud correspondiente de la densidad de estados. La densidad de estados en las leyendas en escala de grises oscila entre 10<-3>y 10<-1>eV<-1>·nm<-2>.

[0086] La abscisa de cada gráfico de contorno muestra una distancia, en nanómetros, desde un centro (es decir,r= 0 nm) de la hojuela de grafeno de 200 nm del ejemplo. La hojuela de grafeno de 200 nm del ejemplo puede definir una capa de respuesta de campo, tal como la capa 116 de respuesta de campo descrita en relación con las FIGS.1A-1C. Una porción de la hojuela de grafeno de 200 nm de ejemplo situada en el centro o inmediatamente adyacente al mismo puede definir también una región diana, tal como la región diana 118 descrita en relación con las FIGS. 1A-1C. La ordenada de cada gráfico de contorno muestra un nivel de energía, en electronvoltios (eV), que puede asociarse a una energía de la densidad de estados. Una línea 208 discontinua indica un perfil de banda para los electrones que responde a la presencia del campo eléctrico. Para campos eléctricos distintos de cero (es decir,β> 0), el perfil de banda puede definir un pozo de potencial electrostático alrededor del centro de la hojuela de grafeno de 200 nm (o la región diana de la misma), como se describirá en relación con los gráficos 200, 202, 204, 206 de contorno.

[0088] Como muestra el gráfico de contorno 200, la densidad de estados enβ= 0 es constante al recorrer una distancia horizontal desder= -30 nm hastar= 30 nm. Un intervalo de bandas con una baja densidad de estados (por ejemplo, aproximadamente 10<-3>eV<-1>·nm<-2>o menos) se extiende a ambos lados del nivel de energía de 0 eV desde r = -30 nm hastar =30 nm. En el gráfico 200 de contorno, no hay campo eléctrico (es decir,β= 0) y la línea 208 discontinua es una horizontal a lo largo de un nivel de energía de aproximadamente 0 eV. Sin embargo, la presencia de un campo eléctrico (es decir,β> 0) puede alterar un perfil de este intervalo de bandas y formar un pozo de potencial electrostático. El campo eléctrico puede ser generado por una o varias fuentes. Por ejemplo, una proyección (o punta de la misma) puede residir adyacente al centro de la hojuela de grafeno de 200 nm del ejemplo. Un voltaje aplicado a la proyección (o a su punta) establece un potencial de voltaje relativo a la hojuela de grafeno de 200 nm del ejemplo. Este potencial de voltaje puede hacer que emane un campo eléctrico desde la proyección (o punta de la misma) hacia el centro de la hojuela de grafeno de 200 nm del ejemplo. Otros ejemplos de la fuente incluyen una inclusión en una estructura atómica de la hojuela de grafeno de 200 nm de ejemplo, una sustitución en una estructura atómica de la hojuela de grafeno de 200 nm de ejemplo, una vacante en una estructura atómica de la hojuela de grafeno de 200 nm de ejemplo, y un átomo o molécula en una superficie de la hojuela de grafeno de 200 nm de ejemplo.

[0090] Aβ= 0,4, el campo eléctrico (o voltaje) altera el perfil del intervalo de bandas e induce la formación del pozo de potencial electrostático, como muestra el gráfico 202 de contorno. El campo eléctrico también aumenta la densidad de estados a aproximadamenter= 0 nm, que se concentra en niveles de energía iguales o superiores a 0 eV. La densidad de estados a aproximadamenter =0 nm corresponde a una densidad local de estados. El aumento del campo eléctrico aβ= 0,8 ensancha el pozo de potencial electrostático y aumenta su doblado, como muestra el gráfico 204 de contorno. La densidad local de estados sigue aumentando en magnitud y se extiende a niveles de energía por debajo de 0 eV. Aβ= 1,2, la densidad local de estados ha aumentado notablemente en magnitud, especialmente en los niveles de energía por debajo de 0 eV, como muestra el gráfico 206 de contorno. Se apreciará que el campo eléctrico (o voltaje), al inducir la formación del pozo de potencial electrostático y aumentar la densidad local de estados, puede confinar uno o más electrones en la región diana de la hojuela de grafeno de 200 nm del ejemplo. Tal localización de electrones puede permitir que la región diana tenga estados cuánticos que pueden ser controlados por uno o ambos del campo eléctrico y un campo magnético.

[0092] Por ejemplo, la presencia de un campo magnético puede hacer que la densidad local de estados se divida en una pluralidad de niveles de energía discretos (o niveles de Landau) que pueden definir uno o más estados cuánticos. El uno o más estados cuánticos pueden estar asociados con la región diana de la hojuela de grafeno de 200 nm. La FIG.

[0093] 2B presenta cuatro gráficos 210, 212, 214, 216 de contorno que muestran la influencia simulada de un campo eléctrico y un campo magnético de 12 T sobre una hojuela de grafeno de 200 nm que tiene límites en silla de brazos. Los cuatro gráficos de contorno se han generado a partir de una simulación por ordenador de los campos eléctrico y magnético de 12 T sobre la hojuela de grafeno de 200 nm del ejemplo utilizando una biblioteca Pybinding. Los gráficos 210, 212, 214, 216 de contorno son análogos a los gráficos 200, 202, 204, 206 de contorno de las FIG.2A, salvo que la hojuela de grafeno de 200 nm del ejemplo se simula además en presencia del campo magnético de 12 T. Paraβ= 0, la densidad de estados vuelve a ser constante al recorrer la distancia horizontal desder= -30 nm hastar= 30 nm. Sin embargo, la presencia del campo magnético de 12 T hace que aparezcan dos intervalos de bandas donde sólo había uno sin campo magnético (compárese con el gráfico de contorno 200 de la FIG.2A). En particular, un primer intervalo de banda reside por debajo de 0 eV y un segundo intervalo de banda reside por encima de 0 eV. Los intervalos de banda primero y segundo están separados por un intervalo de banda estrecha a aproximadamente 0 eV que tiene una densidad de estados de aproximadamente 10<-2>eV<-1>·nm<-2>. La línea 208 discontinua es una horizontal a lo largo de un nivel de energía de aproximadamente 0 eV y dispuesta dentro del intervalo de banda estrecha.

[0095] Aβ= 0,4, el campo eléctrico (o voltaje) altera el perfil del primer intervalo de banda, el segundo intervalo de banda y el intervalo de banda estrecha, e induce la formación del pozo de potencial electrostático, como muestra el gráfico 212 de contorno. El campo eléctrico también aumenta una magnitud de la densidad local de estados (es decir, a aproximadamenter= 0 nm), que se concentra en los niveles de energía por encima del segundo intervalo de banda. El aumento del campo eléctrico aβ= 0,8 provoca una división del intervalo de banda estrecha en dos porciones, una porción en el primer intervalo de banda y una porción en el segundo intervalo de banda, como se muestra en el gráfico 214 de contorno. El aumento del campo eléctrico también ensancha el pozo de potencial electrostático y aumenta su doblado. La densidad local de estados sigue aumentando en magnitud y se extiende a niveles de energía por debajo de 0 eV. Además, la densidad local de estados se divide en una pluralidad de niveles 218 discretos de energía, que pueden corresponder a niveles de Landau. La pluralidad de niveles 218 discretos de energía puede definir uno o más estados cuánticos. Aumentar aún más el campo eléctrico aβ= 1,2 puede causar una división adicional de la pluralidad de niveles 218 de energía discretos. Sin embargo, el aumento del campo eléctrico también puede aumentar la magnitud de la densidad local de estados, especialmente en los niveles de energía por debajo de 0 eV, como se muestra en el gráfico 216 de contorno. El aumento de la densidad local de estados puede permitir que uno o más electrones queden cada vez más confinados en la región diana de la hojuela de grafeno de 200 nm del ejemplo.

[0096] Como muestran los gráficos 210, 212, 214 y 216 de contorno, el control del campo eléctrico permite la localización de electrones dentro de la región diana de la hojuela de grafeno de 200 nm del ejemplo. Pero debido a la presencia del campo magnético de 12 T, tal control también permite que los electrones localizados se distribuyan entre la pluralidad de niveles 218 discretos de energía. Los electrones, la pluralidad de niveles 218 discretos de energía, o ambos pueden manipularse alterando una magnitud del campo eléctrico, que puede manipular estados cuánticos respectivos de los electrones y la pluralidad de niveles 218 discretos de energía. Tal manipulación puede permitir crear o alterar una propiedad de la región diana (o de la hojuela de grafeno de 200 nm del ejemplo). Esta manipulación también puede permitir almacenar y manipular información representada por los estados cuánticos. Aunque los gráficos 210, 212, 214, 216 de contorno presentan la simulación en el contexto de un campo magnético constante, el campo magnético también puede alterarse en magnitud para manipular uno o ambos de los electrones y la pluralidad de niveles 218 de energía discretos.

[0098] Refiriéndose ahora a las FIGS. 1A-1C, en algunas realizaciones, el dispositivo 100 de control cuántico de ejemplo incluye una guía de ondas óptica asociada a la región 118 diana. La guía de ondas óptica puede estar definida por la capa 110 aislante (o una porción de la misma), la capa 116 sensible al campo (o una porción de la misma), la cavidad 108 (o una porción de la misma), o cualquier combinación de las mismas. En algunos casos, la guía de ondas óptica puede incluir una o más subcapas de la capa 110 aislante, una o más subcapas de la capa 116 de respuesta de campo, o ambas. La guía de ondas ópticas puede estar configurada para propagar fotones en el plano dentro de una o ambas de la capa 110 aislante y la capa 116 de respuesta de campo. La guía de ondas óptica también puede estar configurada para propagar fotones fuera del plano de la capa 110 aislante o de la capa 116 de respuesta de campo. Por ejemplo, la guía de ondas óptica puede incluir superficies asociadas a la cavidad 108 -por ejemplo, una superficie extrema, una superficie lateral, etc.- que permiten la reflexión de los fotones a lo largo de un eje longitudinal de la proyección 104 (o pluralidad de proyecciones).

[0099] La guía de ondas óptica puede tener un volumen activo para la propagación (o resonancia) de fotones en su interior. Estos fotones pueden tener forma de frecuencia o de pulso para optimizar la naturaleza y pureza de los estados cuánticos discretos deseados. Los fotones pueden tener longitudes de onda que corresponden a longitudes de onda de microondas, longitudes de onda de infrarrojos, longitudes de onda de luz visible o longitudes de onda de ultravioleta. Otras longitudes de onda son posibles. Durante el funcionamiento, los fotones dentro del volumen activo pueden acoplarse a un estado cuántico de la región 118 diana asociada a la guía de ondas óptica. De este modo, la guía de ondas óptica puede utilizarse para seleccionar o controlar un estado cuántico de la región 118 diana. La guía de ondas ópticas también puede utilizarse para inducir un nuevo estado cuántico en la región 118 diana. El acoplamiento entre los fotones y el estado cuántico puede modificar una energía del estado cuántico. Dicho acoplamiento también puede establecer un sistema cuántico cuyo comportamiento se rija por la electrodinámica cuántica de cavidades.

[0100] Puede utilizarse un procedimiento de control cuántico para hacer funcionar el dispositivo 100 de control cuántico descrito en relación con las FIGS.1A-1C, según un ejemplo ilustrativo. El procedimiento de control cuántico incluye la generación de un campo eléctrico a partir de una proyección sobre un sustrato. La proyección se extiende desde una superficie del sustrato hasta una cavidad definida por una capa aislante. Además, la capa aislante está dispuesta sobre la superficie del sustrato y comprende una superficie aislante que define una abertura a la cavidad. El procedimiento de control cuántico también incluye la recepción del campo eléctrico en una región diana de una capa sensible al campo. La capa de respuesta de campo está dispuesta sobre la capa aislante, y la región diana reside sobre la abertura de la cavidad. El procedimiento de control cuántico incluye además controlar el campo eléctrico para que interactúe con un estado cuántico en la región diana de la capa sensible al campo. En algunos casos, el procedimiento de control cuántico incluye no transferir electrones desde la proyección a la región diana de la capa sensible al campo mientras se genera el campo eléctrico. En algunos casos, el procedimiento de control cuántico incluye la transferencia de un electrón desde la región de proyección a la región diana de la capa sensible al campo mientras se genera el campo eléctrico.

[0101] En algunas realizaciones, la generación del campo eléctrico en la proyección incluye la concentración del campo eléctrico con una punta de la proyección. En estas realizaciones, la recepción del campo eléctrico en la región diana incluye la recepción del campo eléctrico concentrado en la región diana. El campo eléctrico concentrado puede tener una magnitud de al menos 1 x 10<5>V/m. En algunos casos, el campo eléctrico concentrado tiene una magnitud de al menos 1 x 10<9>V/m. En algunos casos, el campo eléctrico concentrado tiene una magnitud de al menos 1 x 10<10>V/m. En algunos casos, el campo eléctrico concentrado tiene una magnitud de al menos 1 x 10<11>V/m. En algunos casos, el campo eléctrico concentrado tiene una magnitud de al menos 1 x 10<12>V/m.

[0102] En algunas realizaciones, la generación del campo eléctrico a partir de la proyección incluye la aplicación de un voltaje a un contacto eléctrico situado debajo del sustrato y opuesto a una base de la proyección. La generación del campo eléctrico desde la proyección también incluye la transferencia del voltaje a través del sustrato hasta la proyección. En algunas realizaciones, el procedimiento de control cuántico incluye la transferencia de una señal eléctrica desde la proyección a un contacto eléctrico situado debajo del sustrato y opuesto a una base de la proyección. La señal eléctrica puede utilizarse para caracterizar el estado cuántico de la región diana.

[0103] En algunas realizaciones, la superficie del sustrato es una primera superficie de sustrato y el sustrato incluye una segunda superficie de sustrato opuesta a la primera superficie de sustrato. En estas realizaciones, la generación del campo eléctrico de la proyección incluye la recepción de un haz de luz en una estructura óptica de enfoque opuesta a una base de la proyección. La estructura óptica de enfoque está formada en la segunda superficie del sustrato. La generación del campo eléctrico a partir de la proyección también incluye el guiado de la luz hacia la proyección con la estructura óptica de enfoque.

[0104] En algunas realizaciones, el procedimiento de control cuántico incluye la recepción de un haz de luz en la región diana de la capa sensible al campo. Por ejemplo, el haz de luz puede ser recibido por una nanopartícula dispuesta sobre una superficie metálica de la capa sensible al campo. La nanopartícula y la superficie metálica pueden definir una inclusión en la región diana de la capa sensible al campo. En otro ejemplo, el haz de luz puede expulsar uno o más electrones de la región diana mediante procedimientos de fotoemisión. En otras realizaciones, el procedimiento de control cuántico incluye la recepción, en un espectrómetro de electrones, de electrones emitidos desde la región diana en respuesta al haz de luz.

[0105] En algunas realizaciones, el control del campo eléctrico para interactuar con el estado cuántico incluye la alteración de una magnitud del campo eléctrico para alterar el estado cuántico en la región diana de la capa sensible al campo.

[0106] En algunas realizaciones, la punta reside en la cavidad a menos de 100 nm de la región diana. En algunas realizaciones, la punta reside en la cavidad a menos de 20 nm de la región diana. En algunas realizaciones, la punta reside en la cavidad a menos de 15 nm de la región diana. En algunas realizaciones, la punta reside en la cavidad a menos de 10 nm de la región diana. En algunas realizaciones, la punta reside en la cavidad a menos de 5 nm de la región diana. En algunas realizaciones, la punta reside en la cavidad a menos de 1 nm de la región diana.

[0108] En algunas realizaciones, la proyección está formada por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,0 eV. En algunas realizaciones, la proyección está formada por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,2 eV. En algunas realizaciones, la proyección está formada por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,4 eV. En algunas realizaciones, la proyección está formada por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,6 eV. En algunas realizaciones, la proyección está formada por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,8 eV. En algunas realizaciones, la proyección está formada por un material que tiene una función de trabajo de al menos 5,0 eV. En algunas realizaciones, la proyección tiene una relación altura-anchura en un intervalo de 2:1 a 10000:1. En algunas realizaciones, la proyección tiene una relación altura-anchura en un intervalo de 20:1 a 200:1.

[0110] En algunas realizaciones, la región diana incluye una inclusión en una estructura atómica de la capa sensible al campo. En algunas realizaciones, la región diana incluye una sustitución en una estructura atómica de la capa sensible al campo. En algunas realizaciones, la región diana incluye una vacante en una estructura atómica de la capa sensible al campo. En algunas realizaciones, la región diana incluye un átomo o molécula en una superficie de la capa sensible al campo. El átomo o molécula puede incluir una pluralidad de átomos o moléculas, y tal como tal, puede ser un átomo individual, un grupo de átomos, un grupo funcional químico, una nanopartícula, una o más moléculas, una isla bidimensional de átomos o moléculas, una heteroestructura apilada en base a una disposición ordenada de átomo, una superposición de átomos en base a un patrón, y así sucesivamente. El átomo o molécula puede estar dispuesto en una superficie exterior de la capa sensible al campo. El átomo o la molécula también pueden estar dispuestos en una superficie interior de la capa sensible al campo. En algunos casos, tanto la superficie exterior como la interior de la capa de respuesta de campo tienen un átomo o molécula dispuesto sobre ella.

[0112] Refiriéndose ahora a la FIG. 3A, se presenta un diagrama esquemático, en vista en perspectiva, de un ejemplo de dispositivo 300 de control cuántico que incluye una pluralidad de proyecciones 302 dispuestas sobre un sustrato 304. Ciertos rasgos del ejemplo de dispositivo 300 de control cuántico tienen porciones omitidas para permitir que otros rasgos sean visibles en la FIG.3A. La FIG.3B presenta un diagrama esquemático, en sección transversal, del ejemplo de dispositivo 300 de control cuántico de la FIG.3A. Una o más de la pluralidad de proyecciones de las FIGS.3A y 3B pueden asociarse a instancias individuales del dispositivo 100 de control cuántico de ejemplo descrito en relación con las FIGS.1A-1C.

[0114] El ejemplo de dispositivo 300 de control cuántico incluye el sustrato 304 y una capa 306 aislante que define un conjunto de cavidades 308. El ejemplo de dispositivo 300 de control cuántico también incluye una capa 310 de respuesta de campo que está dispuesta sobre la capa 306 aislante e incluye un conjunto de regiones 312 diana. En las FIGS.3A y 3B, la capa 310 de respuesta de campo tiene dos capas. Sin embargo, son posibles otros números de capas para la capa 310 de respuesta de campo (por ejemplo, 1, 5, etc.). Cada región 312 diana está alineada con una cavidad 308 correspondiente. Las proyecciones 302 se extienden desde el sustrato 304 hacia las respectivas cavidades 308 y cada una está configurada para producir un campo eléctrico. El campo eléctrico interactúa con un estado cuántico de una región diana adyacente a la proyección y controla el acoplamiento cuántico entre el estado cuántico de la región diana y un estado cuántico de una región diana vecina.

[0116] En muchas implementaciones, la pluralidad de proyecciones 302 define un conjunto bidimensional. Por ejemplo, como se muestra en la FIG.4A, una pluralidad de proyecciones 400 pueden extenderse desde un sustrato 402 para definir un conjunto 404 rectilíneo. Una proyección 400 está asociada a cada cavidad 406 respectiva en una capa 408 aislante. En otro ejemplo, como se muestra en la FIG.4B, una pluralidad de proyecciones 420 pueden extenderse desde un sustrato 422 para definir un conjunto 424 hexagonal. Una proyección 420 está asociada con cada cavidad 426 respectiva en una capa 428 aislante.

[0118] La pluralidad de proyecciones 302 también puede definir un conjunto bidimensional diferente del definido por el conjunto de cavidades 308. En algunas realizaciones, al menos una proyección 302 incluye un subconjunto de proyecciones 302, cada una de las cuales produce un campo eléctrico respectivo que define parte del campo eléctrico. Por ejemplo, como se muestra en la FIG. 4C, una pluralidad de subconjuntos 440 de proyección pueden definir un conjunto 442 rectilíneo. Cada subconjunto 440 de proyección está asociado con una cavidad 444 correspondiente en una capa 446 aislante y tiene cinco proyecciones 448 que se extienden desde un sustrato 450 hacia la cavidad 444 correspondiente. Sin embargo, son posibles otros números y disposiciones de proyecciones para cada subconjunto 440 de proyección. Además, los subconjuntos 440 de proyección pueden definir un conjunto bidimensional distinto de un conjunto rectilíneo.

[0120] La pluralidad de proyecciones 302 puede ordenarse para determinar una distancia entre regiones 312 diana vecinas. En algunas realizaciones, la distancia puede ser menor o igual a 10 µm. La distancia puede ser la misma para todas las regiones 312 diana vecinas. Por ejemplo, una distancia entre regiones 312 diana vecinas puede ser menor o igual a 1000 nm para todas las regiones 312 diana vecinas. La distancia también puede ser diferente entre porciones de regiones 312 diana vecinas. Por ejemplo, las regiones 312 diana vecinas pueden incluir una primera porción que tiene una distancia igual o menor que 700 nm y una segunda porción que tiene una distancia igual o menor que 300 nm. Son posibles otras combinaciones de porciones y distancias.

[0122] En algunos casos, la distancia entre regiones 312 diana vecinas es menor o igual a 1000 nm. En algunos casos, la distancia entre regiones 312 diana vecinas es menor o igual a 900 nm. En algunos casos, la distancia entre regiones 312 diana vecinas es menor o igual a 800 nm. En algunos casos, la distancia entre regiones diana 312 vecinas es menor o igual a 700 nm. En algunos casos, la distancia entre regiones 312 diana vecinas es menor o igual a 600 nm. En algunos casos, la distancia entre regiones 312 diana vecinas es menor o igual a 500 nm. En algunos casos, la distancia entre regiones 312 diana vecinas es menor o igual a 400 nm. En algunos casos, la distancia entre regiones 312 diana vecinas es menor o igual a 300 nm. En algunos casos, la distancia entre regiones 312 diana vecinas es menor o igual a 200 nm.

[0124] Cada proyección 302 puede tener una relación altura-anchura en el intervalo de 2:1 a 10000:1. En algunos casos, cada proyección 302 tiene una relación altura-anchura en un intervalo de 20:1 a 200:1. Cada proyección 302 también puede estar formada por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,0 eV. En algunos casos, cada proyección 302 está formada por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,2 eV. En algunos casos, cada proyección 302 está formada por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,4 eV. En algunos casos, cada proyección 302 está formada por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,6 eV. En algunos casos, cada proyección 302 está formada por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,8 eV. En algunos casos, cada proyección 302 está formada por un material que tiene una función de trabajo de al menos 5,0 eV.

[0126] Cada proyección 302 también puede terminar en una punta 314 que reside en la respectiva cavidad 308. La punta 314 puede terminar a una distancia de la región 312 diana adyacente a la proyección 302. En muchas variaciones, la distancia es la misma para todas las puntas 314 asociadas con la pluralidad de proyecciones 302. En algunos casos, la punta 314 reside en la respectiva cavidad 308 a menos de 100 nm de la región 312 diana adyacente. En algunos casos, la punta 314 reside en la respectiva cavidad 308 a menos de 20 nm de la región 312 diana adyacente. En algunos casos, la punta 314 reside en la respectiva cavidad 308 a menos de 15 nm de la región 312 diana adyacente. En algunos casos, la punta 314 reside en la cavidad respectiva 308 a menos de 10 nm de la región 312 diana adyacente. En algunos casos, la punta 314 reside en la cavidad 308 respectiva a menos de 5 nm de la región 312 diana adyacente. En algunos casos, la punta 314 reside en la cavidad 308 respectiva a menos de 1 nm de la región 312 diana adyacente.

[0128] En algunas realizaciones, cada proyección 302 termina en una punta configurada para concentrar el campo eléctrico producido por la proyección. La punta puede estar configurada para concentrar el campo eléctrico a una magnitud de al menos 1 x 10<5>V/m en la región diana adyacente a la proyección. En algunos casos, la punta está configurada para concentrar el campo eléctrico a una magnitud de al menos 1 x 10<9>V/m en la región diana adyacente a la proyección. En algunos casos, la punta está configurada para concentrar el campo eléctrico a una magnitud de al menos 1 x 10<10>V/m en la región diana adyacente a la proyección. En algunos casos, la punta está configurada para concentrar el campo eléctrico a una magnitud de al menos 1 x 10<11>V/m en la región diana adyacente a la proyección. En algunos casos, la punta está configurada para concentrar el campo eléctrico a una magnitud de al menos 1 x 10<12>V/m en la región diana adyacente a la proyección.

[0130] En algunas realizaciones, el sustrato 304, la capa 306 aislante y la capa 310 sensible al campo definen un espacio cerrado en cada cavidad 308. El espacio cerrado incluye un primer volumen libre entre una proyección 302 respectiva y la capa 306 aislante. En algunas variaciones, el espacio cerrado también puede incluir un segundo volumen libre entre una punta de la proyección 302 respectiva y la capa 310 de respuesta de campo. El espacio cerrado puede contener una presión de vacío no superior a 10<-5>Torr. En algunos casos, el espacio cerrado contiene una presión de vacío no superior a 10<-8>Torr. En algunos casos, el espacio cerrado se rellena al menos parcialmente con un material dieléctrico.

[0132] En algunas realizaciones, al menos una región 312 diana incluye una inclusión en una estructura atómica de la capa 310 sensible al campo. En algunas realizaciones, cada región 312 diana incluye una inclusión en una estructura atómica de la respuesta 310 de campo. Las inclusiones definen colectivamente un conjunto de inclusiones alineadas con el conjunto de regiones 312 diana. En algunas realizaciones, al menos una región 312 diana incluye una sustitución en una estructura atómica de la capa 310 sensible al campo. En algunas realizaciones, cada región 312 diana incluye una sustitución en una estructura atómica de la respuesta 310 de campo. Las sustituciones definen colectivamente un conjunto de inclusiones alineadas con el conjunto de regiones 312 diana. En algunas realizaciones, al menos una región 312 diana incluye una vacante en una estructura atómica de la capa 310 de respuesta de campo. En algunas realizaciones, cada región 312 diana incluye una vacante en una estructura atómica de la respuesta 310 de campo. Las vacantes definen colectivamente un conjunto de vacantes alineadas con el conjunto de regiones 312 diana.

[0133] En algunas implementaciones, al menos una región 312 diana incluye un átomo o molécula en una superficie de la capa 310 de respuesta de campo. El átomo o molécula puede estar dispuesto en una superficie exterior de la capa 310 de respuesta de campo. El átomo o molécula también puede estar dispuesto en una superficie interior de la capa 310 de respuesta de campo. En algunos casos, tanto la superficie exterior como la interior de la capa 310 de respuesta de campo tienen un átomo o molécula dispuesto sobre ella. En algunas realizaciones, cada región 312 diana incluye un átomo o molécula en una superficie de la respuesta 310 de campo. Los átomos o moléculas definen colectivamente un conjunto de átomos o moléculas alineadas con el conjunto de regiones 312 diana. Las FIGS.2A y 2B representan el ejemplo de dispositivo 300 de control cuántico que tiene un conjunto de átomos o moléculas 316 en una superficie exterior de la capa 310 de respuesta de campo. En particular, cada región 312 diana incluye un átomo o molécula en la superficie exterior de la capa 310 de respuesta de campo. El átomo o molécula puede incluir un átomo individual, un grupo de átomos, un grupo funcional químico, una nanopartícula, una o más moléculas, una isla bidimensional de átomos o moléculas, una heteroestructura apilada en base a una disposición ordenada de átomos, una superposición de átomos en patrón, etc.

[0135] En algunas realizaciones, tal como se muestra en la FIG.3B, el ejemplo de dispositivo 300 de control cuántico incluye una capa 318 de direccionamiento debajo del sustrato 304 que incluye contactos 320 eléctricos configurados para recibir señales de voltaje. Cada contacto 320 eléctrico está alineado con una proyección 302 respectiva. En algunas variaciones, cada contacto 320 eléctrico está configurado para entregar una señal de voltaje respectiva al sustrato 304 independientemente de los otros contactos eléctricos. El sustrato 304 está configurado para transferir la señal de voltaje respectiva a una proyección alineada con el contacto 320 eléctrico para producir un campo eléctrico respectivo. En algunas variaciones, cada contacto 320 eléctrico está configurado para recibir una señal eléctrica del sustrato 304 independientemente de los otros contactos eléctricos. La señal eléctrica puede utilizarse para caracterizar un estado cuántico de una región 312 diana adyacente a una proyección alineada con el contacto eléctrico. El sustrato 304 está configurado para transferir la señal eléctrica de la proyección alineada al contacto eléctrico.

[0137] En algunas realizaciones, la proyección 302 incluye un subconjunto de proyecciones y el dispositivo 300 de control cuántico de ejemplo incluye una capa 318 de direccionamiento por debajo del sustrato 304 que incluye una pluralidad de contactos 320 eléctricos. Cada contacto 320 eléctrico está alineado con un subconjunto respectivo de proyecciones y configurado para recibir una señal de voltaje para el subconjunto respectivo de proyecciones. En algunas variaciones, cada contacto 320 eléctrico está configurado para entregar una señal de voltaje respectiva al sustrato 304 independientemente de los otros contactos eléctricos. El sustrato 304 está configurado para transferir la señal de voltaje respectiva a un subconjunto de proyecciones alineadas con el contacto eléctrico para producir un campo eléctrico respectivo. En algunas variaciones, cada contacto 320 eléctrico está configurado para recibir una señal eléctrica del sustrato 304 independientemente de los otros contactos eléctricos. La señal eléctrica puede utilizarse para caracterizar un estado cuántico de una región 312 diana adyacente a una proyección alineada con el contacto eléctrico. El sustrato 304 está configurado para transferir la señal eléctrica de la proyección alineada al contacto eléctrico.

[0139] En funcionamiento, el dispositivo 300 de control cuántico de ejemplo recibe una señal de voltaje en uno o más contactos 320 eléctricos. El sustrato 304 transfiere la señal o señales de voltaje a una o más proyecciones 302 correspondientes (o subconjuntos de proyecciones) para establecer un potencial de voltaje, que puede ser un potencial de voltaje electrostático. El potencial de voltaje puede estar entre una o más proyecciones 302 correspondientes (o subconjuntos de proyecciones) y sus respectivas regiones 312 diana. La señal de voltaje puede aplicarse de forma continua o mediante impulsos de voltaje. Los impulsos de voltaje pueden tener una duración inferior o igual a 1 milisegundo. En algunos casos, la duración es menor o igual a 1 picosegundo. En algunos casos, la duración es menor que o igual a 100 femtosegundos (por ejemplo, 10-40 femtosegundos).

[0141] La señal de voltaje de uno o más contactos eléctricos puede complementarse con un láser para establecer el potencial de voltaje. Por ejemplo, el láser puede generar un haz coherente de radiación electromagnética que es recibido por una o más regiones 312 diana, una o más proyecciones 302 (o subconjunto o proyecciones), o ambas. Tras la recepción, un componente de campo eléctrico del haz coherente de radiación electromagnética puede alterar el potencial de voltaje (por ejemplo, aumentar el potencial de voltaje) entre la una o más proyecciones 302 correspondientes (o subconjunto de proyecciones) y sus respectivas regiones 312 diana. El potencial de voltaje puede incluir pulsos que tienen una duración de tiempo. En algunos casos, la duración de los pulsos es menor o igual a 1 picosegundo. En algunos casos, la duración de los pulsos es menor que o igual a 100 femtosegundos (por ejemplo, 10-40 femtosegundos).

[0143] En respuesta, se genera un campo eléctrico por cada una de las una o más proyecciones 302 correspondientes (o subconjuntos de proyecciones), durante el cual, el(los) campo(s) eléctrico(s) se extiende(n) desde las respectivas puntas 314 de la una o más proyecciones 302 correspondientes para penetrar las respectivas regiones 312 diana. Las puntas 314 ayudan, en parte, a concentrar el(los) campo(s) eléctrico(s) a altas magnitudes, y tal como, las respectivas regiones 312 diana pueden recibir campos eléctricos que tienen una magnitud de al menos 1 x 10<5>V/m. En muchos casos, la magnitud es superior a 1 x 10<9>V/m. Al recibir el(los) campo(s) eléctrico(s), un estado cuántico asociado con cada región 312 diana puede emerger o ser alterado en sus características (por ejemplo, alterado en número, ocupación, espín, energía, tamaño, distribución espacial, acoplamiento a otros estados cuánticos, etc.). El(los) campo(s) eléctrico(s) puede(n) variar, por ejemplo, modificando la(s) señal(es) de voltaje recibida(s) por uno o más contactos 320 eléctricos, para controlar el acoplamiento cuántico entre los estados cuánticos de regiones diana vecinas.

[0145] Durante el funcionamiento, los contactos 320 eléctricos también pueden recibir señales eléctricas de las respectivas proyecciones 302 que se utilizan para caracterizar uno o más estados cuánticos de cada región 312 diana adyacente a las respectivas proyecciones 302. Las señales eléctricas se transfieren a través del sustrato 304 desde las respectivas proyecciones 302. La capa 318 de direccionamiento está configurada de tal manera que los contactos 320 eléctricos pueden recibir señales eléctricas de una región 312 diana independientemente de las otras regiones 312 diana. Del mismo modo, los contactos eléctricos también pueden aplicar voltajes para generar (o variar) los campos eléctricos para una región 312 diana independientemente de otras regiones 312 diana. Tal configuración de la capa 318 de direccionamiento permite al dispositivo 300 de control cuántico de ejemplo manipular los estados cuánticos de cualquier combinación de regiones 312 diana y controlar el acoplamiento cuántico entre cualquier combinación de regiones 312 diana.

[0147] En algunas implementaciones, el estado cuántico asociado con cada región 312 diana es un estado cuántico discreto y localizado. En estas realizaciones, las puntas 314 de las proyecciones 302 pueden situarse lo suficientemente cerca como para que los estados cuánticos discretos y localizados se solapen. El grado de solapamiento puede modificarse aún más cambiando uno o más de los campos eléctricos generados por las proyecciones 302 (o subconjunto de proyecciones). Tal solapamiento puede inducir un nuevo estado cuántico colectivo soportado por el conjunto de regiones 312 diana en la capa sensible al campo. Este estado cuántico colectivo puede tener a su vez uno o más estados discretos y, en algunos casos, también puede tener una estructura de banda. Los campos eléctricos generados por las proyecciones 302 (o subconjunto de proyecciones), que pueden incluir un potencial de voltaje electrostático entre las puntas 314 y sus respectivas regiones 312 diana, pueden utilizarse para controlar y modificar las propiedades de estos estados cuánticos colectivos.

[0149] En algunas realizaciones, el dispositivo 300 de control cuántico de ejemplo incluye una guía de ondas óptica asociada con al menos una región 312 diana del conjunto de regiones 312 diana. La guía de ondas óptica puede estar definida por la capa 306 aislante (o una porción de la misma), la capa 310 sensible al campo (o una porción de la misma), una o más cavidades 308 (o una porción de la misma), o cualquier combinación de las mismas. En algunos casos, la guía de ondas óptica puede incluir una o más subcapas de la capa 306 aislante, una o más subcapas de la capa 310 de respuesta de campo, o ambas. La guía de ondas óptica puede estar configurada para propagar fotones en el plano dentro de una o ambas de la capa 306 aislante y la capa 310 de respuesta de campo. La guía de ondas óptica también puede estar configurada para propagar fotones fuera del plano de la capa 306 aislante o de la capa 310 de respuesta de campo. Por ejemplo, la guía de ondas óptica puede incluir superficies asociadas a una cavidad 308 -por ejemplo, una superficie extrema, una superficie lateral, y así sucesivamente- que permiten la reflexión de los fotones a lo largo de un eje longitudinal de la proyección 302 (o subconjunto de proyecciones).

[0151] La guía de ondas óptica puede tener un volumen activo para la propagación (o resonancia) de fotones en su interior. Estos fotones pueden tener forma de frecuencia o de pulso para optimizar la naturaleza y pureza de los estados cuánticos discretos deseados. Los fotones pueden tener longitudes de onda que corresponden a longitudes de onda de microondas, longitudes de onda de infrarrojos, longitudes de onda de luz visible o longitudes de onda de ultravioleta. Otras longitudes de onda son posibles. Durante el funcionamiento, los fotones dentro del volumen activo pueden acoplarse a un estado cuántico de la al menos una región 312 diana asociada a la guía de ondas óptica. De este modo, la guía de ondas óptica puede utilizarse para seleccionar o controlar un estado cuántico de la al menos una región 312 diana. El estado cuántico puede estar asociado a una única región diana. Si varias regiones 312 diana están asociadas a la guía de ondas óptica, el estado cuántico puede estar asociado a dos o más regiones diana. La guía de ondas ópticas también puede utilizarse para inducir un nuevo estado cuántico en la al menos una región 312 diana. El nuevo estado cuántico puede estar asociado a una única región diana. Si varias regiones 312 diana están asociadas a la guía de ondas óptica, el nuevo estado cuántico puede estar asociado a dos o más regiones diana. El acoplamiento entre los fotones y el estado cuántico puede modificar una energía del estado cuántico. Dicho acoplamiento también puede establecer un sistema cuántico cuyo comportamiento se rija por la electrodinámica cuántica de cavidades.

[0153] El ejemplo de dispositivo 300 de control cuántico puede incluir una pluralidad de tales sistemas cuánticos. La capa 318 de direccionamiento puede permitir que los sistemas cuánticos sean manipulados individualmente o permitir que los sistemas cuánticos sean manipulados en subgrupos (por ejemplo, grupos vecinos). En las implementaciones que tienen la pluralidad de sistemas cuánticos, las guías de ondas ópticas correspondientes pueden actuar como una guía de ondas fotónica compleja que funciona en todo el dispositivo 300 de control cuántico para interactuar con el conjunto de regiones 312 diana.

[0155] En algunas realizaciones, el dispositivo 300 de control cuántico de ejemplo incluye un sistema láser configurado para dirigir una señal láser al conjunto de regiones 312 diana. El láser puede ser operable para expulsar uno o más electrones de una o más regiones 312 diana mediante procedimientos de fotoemisión. El dispositivo 300 de control cuántico de ejemplo también incluye un espectrómetro de electrones configurado para recibir electrones emitidos desde el conjunto de regiones 312 diana en respuesta al sistema láser. El espectrómetro de electrones puede ser capaz de determinar las características de uno o más estados cuánticos asociados a cada región 312 diana midiendo las propiedades de los respectivos electrones emitidos por la misma (por ejemplo, una energía de los respectivos electrones). En otras implementaciones, el dispositivo 300 de control cuántico de ejemplo puede incluir un espectrómetro óptico configurado para determinar las características de uno o más estados cuánticos asociados con cada región 312 diana midiendo las propiedades de los fotones.

[0156] El dispositivo 300 de control cuántico de ejemplo puede utilizar la estimulación óptica de la pluralidad de proyecciones 302 para generar, o ayudar a generar, los respectivos campos eléctricos. En algunas realizaciones, el dispositivo 300 de control cuántico de ejemplo incluye un conjunto de estructuras de enfoque óptico debajo del sustrato, cada una alineada frente a una cavidad 308 respectiva y configurada para guiar la luz a una proyección asociada con la cavidad 308 respectiva. Las estructuras ópticas de enfoque pueden incluir patrones difractivos, lentes o espejos. Son posibles otras estructuras ópticas de enfoque.

[0158] Por ejemplo, la FIG.5A presenta un diagrama esquemático, en sección transversal, de un ejemplo de dispositivo 500 de control cuántico que tiene un conjunto de patrones 502 difractivos formados en un sustrato 504. La FIG.5B presenta un diagrama esquemático, en vista inferior, del ejemplo de dispositivo 500 de control cuántico de la FIG.5A. El conjunto de patrones 502 difractivos están alineados con un conjunto de proyecciones 506 que se extienden desde el sustrato 504 a un conjunto correspondiente de cavidades 508 en una capa 510 aislante. En otro ejemplo, la FIG.6A presenta un diagrama esquemático, en sección transversal, de un ejemplo de dispositivo 600 de control cuántico que tiene un conjunto de lentes 602 formadas sobre un sustrato 604. La FIG. 6B presenta un diagrama esquemático, en vista inferior, del ejemplo de dispositivo 600 de control cuántico de la FIG.6A. Las lentes pueden formar parte del sustrato 604 o, alternativamente, estar acopladas al sustrato 604 (por ejemplo, fabricadas en el sustrato 604 mediante procedimientos de fabricación microelectrónica). El conjunto de lentes 602 está alineado con un conjunto de proyecciones 606 que se extienden desde el sustrato 604 hacia un conjunto correspondiente de cavidades 608 en una capa 610 aislante.

[0160] El ejemplo de dispositivo 300 de control cuántico también puede utilizar un procedimiento plasmónico con estimulación óptica para inducir a la pluralidad de proyecciones 302 a generar, o ayudar a generar, los respectivos campos eléctricos. En algunas realizaciones, el ejemplo de dispositivo 300 de control cuántico incluye una capa conductora que comprende huecos dispuestos a lo largo de una red periódica. La red periódica tiene los primeros sitios ocupados por huecos y los segundos sitios no ocupados por huecos. Los segundos sitios están alineados frente al conjunto de cavidades 308, y en algunas variaciones, los segundos sitios están alineados frente a un subconjunto de cavidades en el conjunto de cavidades 308. La capa conductora puede estar por debajo del sustrato 304, o alternativamente, por encima de la capa 310 de respuesta de campo. En algunas variaciones, una primera instancia de la capa conductora puede estar por debajo del sustrato 304 y una segunda instancia la capa conductora puede estar por debajo sobre la capa 310 de respuesta de campo.

[0162] La FIG.7A presenta un diagrama esquemático, en sección transversal, de un ejemplo de dispositivo 700 de control cuántico que tiene una capa 702 conductora que incluye una pluralidad de huecos 704. La FIG. 7B presenta un diagrama esquemático, en vista inferior, del ejemplo de dispositivo 700 de control cuántico de la FIG.7A. La capa 702 conductora está dispuesta debajo de un sustrato 706 del dispositivo 700 de control cuántico de ejemplo. La pluralidad de huecos 704 están dispuestos en un enrejado periódico que tiene primeros sitios 706, donde los huecos están presentes, y segundos sitios 708, donde los huecos están ausentes. Los segundos sitios 708 están alineados con un conjunto de proyecciones 710 que se extienden desde el sustrato 706 hacia un conjunto correspondiente de cavidades 712 en una capa 714 aislante. Durante el funcionamiento, la luz es recibida por la capa 702 conductora, induciendo la migración de cargas eléctricas a los segundos sitios 708 a través de procedimientos plasmónicos. La concentración de las cargas eléctricas en los segundos sitios 708 crea campos eléctricos elevados que se propagan a través del sustrato 706 y las proyecciones 710 correspondientes para emerger posteriormente de las puntas de las proyecciones 710 correspondientes. Los campos eléctricos elevados pueden ser adicionales al campo eléctrico generado por la pluralidad de proyecciones 710 (por ejemplo, en respuesta a un voltaje aplicado).

[0164] En algunas realizaciones, el dispositivo 300 de control cuántico de ejemplo incluye una pluralidad de zanjas formadas en el sustrato 304 y dispuestas para aislar las proyecciones 302 individuales que se extienden desde el sustrato 304. Tal aislamiento puede ser eléctrico. En algunas realizaciones, se forma una pluralidad de zanjas en el sustrato 304 y se disponen para aislar un subconjunto de proyecciones 302 que se extienden desde el sustrato 304. Tal aislamiento puede ser eléctrico. Cada subconjunto de proyecciones 302 está asociado a una única cavidad 308.

[0166] Los dispositivos de control cuántico descritos en la presente memoria pueden configurarse de tal manera que cada región diana reciba un campo eléctrico de dos proyecciones opuestas. Tal configuración puede aumentar la magnitud del campo eléctrico experimentado por cada región diana y también puede mejorar la uniformidad del campo eléctrico dentro de cada región diana (por ejemplo, en el plano). La FIG.8 presenta un diagrama esquemático de dos instancias 800, 802 del ejemplo de dispositivo 300 de control cuántico de la FIG.3A, pero en la que las instancias se enfrentan entre sí y comparten una capa 804 de respuesta al campo en común. Pares opuestos de proyecciones 806, 808 se alinean para generar campos eléctricos correspondientes, cada uno recibido por una región 810 diana compartida en común.

[0168] En algunas realizaciones, el dispositivo 300 de control cuántico de ejemplo está configurado para funcionar en un entorno criogénico. Por ejemplo, el dispositivo 300 de control cuántico de ejemplo puede estar dispuesto dentro de un criostato. El entorno criogénico puede tener cualquier temperatura por debajo de aproximadamente 123 K (por ejemplo, 77 K, 4 K, menos de 1 K, etc.). En algunas realizaciones, el dispositivo 300 de control cuántico de ejemplo está configurado para funcionar en un entorno de vacío. Por ejemplo, el dispositivo 300 de control cuántico de ejemplo puede disponerse en una cámara de vacío sellable acoplada a una o más bombas de vacío (por ejemplo, bombas rotativas de paletas, bombas turbomoleculares, bombas criogénicas, etc.). El entorno de vacío puede ser cualquier presión parcial de gas inferior a 10<-1>torr (por ejemplo, 10<-3>torr, 10<-6>torr, 10<-9>torr, etc.). En algunas realizaciones, el dispositivo 300 de control cuántico de ejemplo está configurado para funcionar en un campo magnético (es decir, ). Por ejemplo, el dispositivo de control cuántico de ejemplo puede estar dispuesto en un campo magnético de una bobina superconductora. El campo magnético puede ser un campo magnético aplicado superior a 10 mT. En algunas variaciones, el campo magnético aplicado es superior a 100 mT (por ejemplo, 300 mT). En algunas variaciones, el campo magnético aplicado es superior a 500 mT (por ejemplo, 1 T, 3 T, 4 T, etc.).

[0170] Puede utilizarse un procedimiento de control cuántico para operar el dispositivo 300 de control cuántico descrito en relación con las FIGS.3A-8. El procedimiento de control cuántico incluye la generación de uno o más campos eléctricos a partir de un conjunto de proyecciones sobre un sustrato. Cada campo eléctrico es generado por una o más proyecciones que se extienden desde el sustrato hasta una cavidad respectiva de una capa aislante. La cavidad respectiva forma parte de un conjunto de cavidades definidas por la capa aislante, y la capa aislante está dispuesta sobre el sustrato y debajo de una capa sensible al campo.

[0172] El procedimiento de control cuántico también incluye la recepción de uno o más campos eléctricos en las respectivas regiones diana de la capa sensible al campo. Las regiones diana respectivas forman parte de un conjunto de regiones diana de la capa sensible al campo, cada una de las cuales tiene un estado cuántico y está alineada con una cavidad correspondiente del conjunto de cavidades. El procedimiento incluye además el control de uno o más campos eléctricos para hacer que un primer estado cuántico de una primera región diana interactúe con al menos un segundo estado cuántico de una segunda región diana.

[0174] En algunas realizaciones, la generación de uno o más campos eléctricos incluye la concentración de uno o más campos eléctricos con las puntas respectivas de una o más proyecciones asociadas a cada campo eléctrico. En estas realizaciones, la recepción de uno o más campos eléctricos en las respectivas regiones diana incluye la recepción de uno o más campos eléctricos en sus respectivas regiones diana después de la concentración. Cada uno de los uno o más campos eléctricos tras la concentración puede tener una magnitud de al menos 1 x 10<5>V/m. En algunos casos, uno o más campos eléctricos después de la concentración pueden tener cada uno una magnitud de al menos 1 x 10<9>V/m. En algunos casos, uno o más campos eléctricos después de la concentración pueden tener cada uno una magnitud de al menos 1 x 10<10>V/m. En algunos casos, uno o más campos eléctricos después de la concentración pueden tener cada uno una magnitud de al menos 1 x 10<11>V/m. En algunos casos, uno o más campos eléctricos después de la concentración pueden tener cada uno una magnitud de al menos 1 x 10<12>V/m.

[0176] En algunas realizaciones, la recepción de uno o más campos eléctricos incluye el establecimiento de niveles de energía discretos en un estado cuántico para al menos una de las respectivas regiones diana. En algunos casos, todas las regiones diana respectivas tienen estados cuánticos con niveles de energía discretos. En algunos casos, los niveles de energía discretos incluyen niveles de energía de electrones. En algunos casos, los niveles de energía discretos incluyen niveles de energía de fotones.

[0178] En algunas realizaciones, el control de uno o más campos eléctricos incluye la alteración de un acoplamiento cuántico entre el primer estado cuántico de la primera región diana y el segundo estado cuántico de la segunda región diana. En algunas realizaciones, la primera región diana es vecina de la segunda región diana. En algunas realizaciones, la distancia entre regiones diana vecinas es menor o igual a 700 nm.

[0180] En algunas realizaciones, cada proyección del conjunto de proyecciones termina en una punta que reside en una cavidad a menos de 100 nm de una región diana asociada a la cavidad. En algunas realizaciones, cada proyección del conjunto de proyecciones termina en una punta que reside en una cavidad a menos de 20 nm de una región diana asociada a la cavidad. En algunas realizaciones, cada proyección del conjunto de proyecciones termina en una punta que reside en una cavidad a menos de 15 nm de una región diana asociada a la cavidad. En algunas realizaciones, cada proyección del conjunto de proyecciones termina en una punta que reside en una cavidad a menos de 10 nm de una región diana asociada a la cavidad. En algunas realizaciones, cada proyección del conjunto de proyecciones termina en una punta que reside en una cavidad a menos de 5 nm de una región diana asociada a la cavidad. En algunas realizaciones, cada proyección del conjunto de proyecciones termina en una punta que reside en una cavidad a menos de 1 nm de una región diana asociada a la cavidad.

[0182] En algunas realizaciones, cada proyección del conjunto de proyecciones está formada por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,0 eV. En algunas realizaciones, cada proyección del conjunto de proyecciones está formada por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,2 eV. En algunas realizaciones, cada proyección del conjunto de proyecciones está formada por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,4 eV. En algunas realizaciones, cada proyección del conjunto de proyecciones está formada por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,6 eV. En algunas realizaciones, cada proyección del conjunto de proyecciones está formada por un material que tiene una función de trabajo de al menos 4,8 eV. En algunas realizaciones, cada proyección del conjunto de proyecciones está formada por un material que tiene una función de trabajo de al menos 5,0 eV. En algunas realizaciones, cada proyección del conjunto de proyecciones tiene una relación altura-anchura en el intervalo de 2:1 a 10000:1. En algunas realizaciones, cada proyección del conjunto de proyecciones tiene una relación altura-anchura en un intervalo de 20:1 a 200:1.

[0183] En algunas realizaciones, al menos una región diana incluye una inclusión en una estructura atómica de la capa sensible al campo. En algunas realizaciones, cada región diana incluye una inclusión en una estructura atómica de la capa sensible al campo. En estas realizaciones, las inclusiones definen colectivamente un conjunto de inclusiones alineadas con el conjunto de regiones diana. En algunas realizaciones, al menos una región diana incluye una sustitución en una estructura atómica de la capa sensible al campo. En algunas realizaciones, cada región diana incluye una sustitución en una estructura atómica de la capa sensible al campo. En estas implementaciones, las sustituciones definen colectivamente un conjunto de sustituciones alineadas con el conjunto de regiones diana. En algunas realizaciones, al menos una región diana comprende una vacante en una estructura atómica de la capa sensible al campo. En algunas realizaciones, cada región diana comprende una vacante en una estructura atómica de la capa sensible al campo. En estas implementaciones, las vacantes definen colectivamente un conjunto de vacantes alineadas con el conjunto de regiones diana.

[0185] En algunas realizaciones, al menos una región diana comprende un átomo o molécula en una superficie de la capa sensible al campo. El átomo o molécula puede estar dispuesto en una superficie exterior de la capa sensible al campo. El átomo o la molécula también pueden estar dispuestos en una superficie interior de la capa sensible al campo. En algunos casos, tanto la superficie exterior como la interior de la capa de respuesta de campo tienen un átomo o molécula dispuesto sobre ella. En algunas realizaciones, cada región diana comprende un átomo o molécula en una superficie de la capa sensible al campo. En estas realizaciones, los átomos o moléculas definen colectivamente un conjunto de átomos o moléculas alineados con el conjunto de regiones diana.

[0187] Aunque esta memoria descriptiva contiene muchos detalles, éstos no deben entenderse como limitaciones al alcance de lo que puede reivindicarse, sino más bien como descripciones de rasgos específicos de ejemplos particulares. Algunos rasgos que se describen en esta memoria descriptiva o se muestran en los dibujos en el contexto de implementaciones separadas también pueden combinarse. A la inversa, varios rasgos que se describen o muestran en el contexto de una única realización también pueden implementarse en múltiples realizaciones por separado o en cualquier subcombinación adecuada.

[0189] Del mismo modo, aunque las operaciones se representan en los dibujos en un orden particular, esto no debe entenderse como una exigencia de que dichas operaciones se realicen en el orden particular mostrado o en orden secuencial, o que se realicen todas las operaciones ilustradas, para lograr los resultados deseados. En determinadas circunstancias, la multitarea y el procesamiento en paralelo pueden resultar ventajosos. Además, la separación de varios componentes del sistema en las implementaciones descritas anteriormente no debe entenderse como una exigencia de dicha separación en todas las implementaciones, y debe entenderse que los componentes y sistemas del programa descritos pueden generalmente integrarse juntos en un único producto o empaquetarse en múltiples productos.

[0191] Se han descrito varias realizaciones. No obstante, se entenderá que pueden realizarse diversas modificaciones dentro del alcance de las siguientes reivindicaciones.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Un dispositivo (100) de control cuántico que comprende:

un sustrato (102) que comprende una superficie (106) de sustrato;

una capa (110) aislante sobre la superficie del sustrato y que define una cavidad (108), comprendiendo la capa aislante una superficie (112) aislante que define una abertura (114) a la cavidad;

una capa (116) sensible al campo sobre la superficie del aislante y que comprende una región (118) diana que reside sobre la abertura de la cavidad; y

una proyección (104) que se extiende desde el sustrato hasta la cavidad y termina en una punta (120), la proyección configurada para producir un campo eléctrico que interactúa con un estado cuántico en la región diana, la punta que reside en la cavidad y configurada para concentrar el campo eléctrico producido por la proyección.

2. El dispositivo de control cuántico de la reivindicación 1, en el que la punta reside en la cavidad a menos de 100 nm de la región diana.

3. El dispositivo de control cuántico de la reivindicación 1, en el que la proyección tiene una relación altura-anchura en un intervalo de 2:1 a 10000: 1.

4. El dispositivo de control cuántico de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que la punta de la proyección está configurada para concentrar el campo eléctrico a una magnitud de al menos 1 x 10<9>V/m en la región diana.

5. El dispositivo de control cuántico de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en el que la capa (116) sensible al campo comprende una pluralidad de capas (140, 142).

6. El dispositivo de control cuántico de la reivindicación 5, en el que la pluralidad de capas comprende:

una capa (140) diana que contiene la región diana; y

una capa (142) intermedia dispuesta entre la capa (110) aislante y la capa diana;

en el que un espesor de la capa intermedia forma parte de una distancia (146) entre la punta de la proyección y la región diana de la capa que responde al campo.

7. El dispositivo de control cuántico de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que comprende: una capa (128) de direccionamiento por debajo del sustrato (102) que comprende un contacto (130) eléctrico opuesto a una base (132) de la proyección (104).

8. El dispositivo de control cuántico de la reivindicación 7, en el que el contacto eléctrico está configurado para recibir una señal eléctrica del sustrato, la señal eléctrica que caracteriza el estado cuántico de la región diana, el sustrato configurado para transferir la señal eléctrica de la proyección al contacto eléctrico.

9. El dispositivo de control cuántico de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que comprende:

un láser configurado para dirigir un haz de luz sobre la región diana; y

un espectrómetro de electrones configurado para recibir electrones emitidos desde la región diana en respuesta a la recepción del haz de luz.

10. El dispositivo de control cuántico de la reivindicación 9, que comprende un espectrómetro óptico configurado para recibir fotones de la región diana.

11. El dispositivo de control cuántico de cualquiera de las reivindicaciones 1-3, que comprende:

una guía de ondas óptica definida por la capa aislante, la capa de respuesta de campo, la cavidad o cualquier combinación de ellas; y

en el que la guía de ondas óptica está configurada para propagar fotones que se acoplan al estado cuántico de la región diana.

12. Un procedimiento de control cuántico que comprende:

generar un campo eléctrico a partir de una proyección (104) sobre un sustrato (102), extendiéndose la proyección desde una superficie (106) del sustrato hasta una cavidad (108) definida por una capa (110) aislante, estando la capa aislante dispuesta sobre la superficie del sustrato y comprendiendo una superficie (112) aislante que define una abertura (114) a la cavidad;

recibir el campo eléctrico en una región (118) diana de una capa (116) sensible al campo, la capa sensible al campo dispuesta sobre la capa aislante, la región diana situada sobre la abertura de la cavidad; y controlar el campo eléctrico para que interactúe con un estado cuántico en la región diana de la capa sensible al campo.

13. El procedimiento de control cuántico de la reivindicación 12,

en el que la generación del campo eléctrico en la proyección comprende la concentración del campo eléctrico con una punta de la proyección; y

en el que la recepción del campo eléctrico en la región diana comprende la recepción del campo eléctrico concentrado en la región diana.

14. El procedimiento de control cuántico de la reivindicación 13, en el que el campo eléctrico concentrado tiene una magnitud de al menos 1 x 10<9>V/m en la región diana.

15. El procedimiento de control cuántico de cualquiera de las reivindicaciones 12-14, que comprende: transferir una señal eléctrica desde la proyección a un contacto eléctrico situado debajo del sustrato y opuesto a una base de la proyección, caracterizando la señal eléctrica el estado cuántico de la región diana.

16. El procedimiento de control cuántico de cualquiera de las reivindicaciones 12-14, que comprende: recibir un haz de luz en la región diana de la capa sensible al campo.

17. El procedimiento de control cuántico de la reivindicación 16, que comprende: recibir, en un espectrómetro de electrones, electrones emitidos desde la región diana en respuesta al haz de luz.

18. El procedimiento de control cuántico de cualquiera de las reivindicaciones 12-14, en el que el control del campo eléctrico para interactuar con el estado cuántico comprende alterar una magnitud del campo eléctrico para alterar el estado cuántico en la región diana de la capa sensible al campo.

19. El procedimiento de control cuántico de cualquiera de las reivindicaciones 12-14, que comprende: mientras se genera el campo eléctrico, transferir un electrón desde la proyección a la región diana de la capa sensible al campo.

20. El procedimiento de control cuántico de cualquiera de las reivindicaciones 12-14, en el que la punta reside en la cavidad a menos de 100 nm de la región diana.

21. El procedimiento de control cuántico de cualquiera de las reivindicaciones 12-14, en el que la proyección tiene una relación altura-anchura en un intervalo de 2:1 a 10000:1.