[发明专利]用于与自旋存储的量子信息交互的系统、装置及方法

权利要求书

1.一种信息处理装置，其包括：

第一半导体衬底；

第一深杂质，其安置在所述第一半导体衬底内，其中所述第一深杂质具有量子状态，所述量子状态包括第一量子基础状态和第二量子基础状态的叠加，其中所述第一基础状态和所述第二基础状态分别包括所述第一深杂质的不同的第一自旋基态和第二自旋基态，所述第一量子基础状态和所述第二量子基础状态中的每一个具有非零电子自旋；

第一光学结构，其物理耦合到所述第一半导体衬底且光学耦合所述第一深杂质，使得所述第一光学结构的光学特性取决于所述第一深杂质的所述量子状态；及

控制器，其通信耦合到所述第一光学结构，所述控制器可操作以测量所述第一光学结构的光学状态而不光学激发所述第一深杂质，并基于所述第一光学结构的经测量光学状态来推断所述第一深杂质的所述量子状态。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器进一步可操作以通过包括以下一或多者的步骤来操纵所述第一深杂质的所述量子状态以存储量子位信息：将磁共振脉冲施加到所述第一深杂质；将机械脉冲施加到所述第一深杂质；将电脉冲施加到所述第一深杂质；以及将光脉冲施加到所述第一深杂质。

3.根据权利要求1所述的装置，其中，所述控制器进一步可操作以将光子互转换成所述第一深杂质的所述量子状态。

4.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一深杂质经由所述第一光学结构光学耦合到安置在所述半导体衬底内的一或多个其它深杂质。

5.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一深杂质具有基本上大于在室温下的热能k_BT的离子化能量。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一深杂质是稳定非气态硫族元素原子。

7.根据权利要求6所述的装置，其中所述稳定非气态硫族元素原子是硫、硒或碲原子。

8.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一深杂质是金属原子或金属群集。

9.根据权利要求8所述的装置，其中所述金属原子是跃迁金属元素。

10.根据权利要求8所述的装置，其中所述金属原子是锂原子、铍原子或镁原子。

11.根据权利要求8所述的装置，其中所述金属群集基本上由四个原子或五个原子构成。

12.根据权利要求8所述的装置，其中所述金属群集包含选自由铜、银、金及铂组成的群组的一或多个原子。

13.根据权利要求1所述的装置，其中所述深杂质包含铜及硫。

14.根据权利要求13所述的装置，其中所述深杂质是S_A中心或S_B中心。

15.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一半导体衬底由包含多于95％的非顺磁硅同位素的硅制成。

16.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一半导体衬底包含碳化硅或硅锗。

17.根据权利要求1所述的装置，其进一步包括与所述第一半导体衬底一起安置的受体。

18.根据权利要求17所述的装置，其中所述受体是硼、铝、镓或铟。