使用半导体材料中的发光缺陷引导光信号的系统、装置、物品和方法制造方法及图纸

信息处理系统、装置、物品和方法被配置用于在第一开关处接收第一光子，该第一开关包括半导体材料的第一区域和设置在半导体材料的第一区域中的第一局部缺陷。第一局部缺陷具有第一缺陷计算状态。至少基于第一局部缺陷的第一缺陷计算状态，引导第二光子通过通信地耦接至第一局部缺陷的第一输出路径或通信地耦接至第一局部缺陷的第二输出路径传播。至第一局部缺陷的第二输出路径传播。至第一局部缺陷的第二输出路径传播。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用半导体材料中的发光缺陷引导光信号的系统、装置、物品和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请根据35U.S.C.
§
119要求于2019年9月20日提交的题为“SYSTEMS,DEVICES,ARTICLES,AND METHODS TO DIRECT OPTICAL SIGNALS USING LUMINESCENT DEFECTS IN SEMICONDUCTOR MATERIAL”的美国申请第62/903306号的权益，在此出于所有目的将该美国申请通过引用并入本文。


[0003]本公开内容总体上涉及通信网络和信息处理器，并且更具体地涉及用于基于半导体材料的本体中的局部缺陷(例如提纯硅中的发光缺陷)的状态来引导信号的系统、装置、物品和方法。

技术介绍

[0004]信息被包含在物理系统的状态中。物理系统可以是量子系统或经典系统。系统包括有形装置，诸如限定在一个或更多个基板上或内部的电子部件。物理系统可以包括一个或更多个光子，所述一个或更多个光子可以与其他物理部件相互作用或以其他方式通信地耦本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于切换光子的方法，所述方法包括：在位于第一光波导和第二光波导附近的半导体材料的本体中提供第一缺陷；选择性地将所述第一缺陷初始化为第一计算状态，所述第一计算状态选自第一基础状态和所述第一基础状态与第二基础状态的叠加，在所述第一基础状态下，所述第一缺陷与所述第一光波导中的一个或更多个光子模式耦合，在所述第一基础状态与所述第二基础状态的叠加下，所述第一缺陷不与所述第一光波导中的一个或更多个光子模式耦合；在所述第一光波导中传递第一光子；以及通过所述第一缺陷将所述第一光子耦合至所述第二光波导中。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一计算状态包括电子自旋状态。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述第一光子具有第一光频，并且在所述缺陷处于所选择的第一计算状态时，所述缺陷具有光学跃迁，所述光学跃迁具有对应于所述第一光子的第一光频的能量。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述跃迁的能量是零声子线(ZPL)跃迁能量。5.根据权利要求3或4所述的方法，包括：在所述第一光波导中传递第一多个附加光子，所述第一多个附加光子具有与所述第一光频不同的光频，其中，所述方法包括通过所述第一光波导输出第一附加光子。6.根据权利要求5所述的方法，包括：在所述第一光波导中传递第二多个附加光子，所述第二多个附加光子具有所述第一光频，其中，所述方法包括通过所述缺陷将所述第二多个附加光子耦合至所述第二光波导。7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述第一光波导包括光学结构，并且所述一个或更多个光子模式是所述光学结构的光子模式。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述光学结构包括光腔或光学谐振器。9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述缺陷包括间隙原子。10.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述缺陷包括所述半导体材料的晶格中的空位。11.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述缺陷包括损伤中心。12.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述缺陷包括发光缺陷。13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述发光缺陷包括T中心。14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，包括：在选择性地将所述第一缺陷初始化为所述第一计算状态之后的时间间隔之后，将所述第一缺陷设置为与所述第一计算状态不同的第二计算状态；在所述第一光波导中传递第二光子，所述第二光子具有所述第一光频；以及在所述第一光波导中输出所述第二光子。15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述第二光子与所述第一光子相同。16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，包括：通过所述第一光波导传递光子流，并且通过周期性地改变所述第一缺陷的计算状态来选择性地引导所述光子流中的光子通过所述第一光波导或所述第二光波导输出。17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中，所述缺陷是相同类型的多个第一缺陷之一，并且所述方法包括选择性地将所述多个第一缺陷中的每个缺陷初始化为所述第
一计算状态。18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中，所述第一缺陷位于距离半导体本体的任何界面超过10纳米处。19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，还包括：在位于所述第二光波导和第三光波导中的每个光波导附近的所述半导体材料的本体中提供第二缺陷；选择性地将所述第二缺陷初始化为第三计算状态，所述第三计算状态选自所述第一基础状态和所述第一基础状态与所述第二基础状态的叠加，在所述第一基础状态下，所述第二缺陷与所述第二光波导中的一个或更多个光子模式耦合，在所述第一基础状态与所述第二基础状态的叠加下，所述第二缺陷不与所述第二光波导中的一个或更多个光子模式耦合；在所述第二光波导中传递所述第一光子；以及通过所述第二缺陷将所述第二光子耦合至所述第三光波导中。20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，包括：在所述第一光波导中传递光子流，其中，所述光子的第一子集包括所述第一光子并构成信号，并且通过所述第一缺陷选择所述信号并将所述信号重新路由至所述第二光波导。21.一种信息处理装置，包括：半导体材料的第一区域；设置在所述半导体材料的第一区域中的局部缺陷，所述局部缺陷支持选自以下项的计算状态：第一状态、第二状态以及所述第一状态和所述第二状态的第一叠加；通信地耦接至所述局部缺陷的第一输入波导；以及通信地耦接至所述局部缺陷的第一输出波导，其中：所述第一输出波导支持第一输出路径，并且所述装置被配置成使得至少基于所述局部缺陷的计算状态将从所述局部缺陷发出的光子引导至所述第一输出波导和所述第一输出路径中。22.根据权利要求21所述的信息处理装置，其中：所述第一输出波导支持第二输出路径，并且至少根据所述局部缺陷的计算状态，将从所述局部缺陷发出的所述光子引导至所述第一输出波导以及所述第一输出路径或者所述第二输出路径中。23.根据权利要求21所述的信息处理装置，还包括：通信地耦接至所述局部缺陷的第二输出波导，其中：所述第二输出波导支持第二输出路径，并且至少根据所述局部缺陷的计算状态，将从所述局部缺陷发出的所述光子引导至所述第一输出路径或者所述第二输出路径中。24.根据权利要求21所述的信息处理装置，其中，从所述局部缺陷发出的所述光子通过所述第一输入波导到达。25.根据权利要求24所述的信息处理装置，其中：所述光子具有从第一光子基础状态、第二光子基础状态以及所述第一光子基础状态和所述第二光子基础状态的叠加中选择的光子计算状态，并且至少根据所述局部缺陷的计算状态和所述光子计算状态，将从所述局部缺陷发出的所
述光子引导至所述第一输出波导和所述第一输出路径中。26.根据权利要求21至23中任一项所述的信息处理装置，其中，从所述局部缺陷发出的所述光子具有部分地取决于通过所述第一输入波导到达所述局部缺陷的输入光子的状态的状态。27.根据权利要求26所述的信息处理装置，其中：所述输入光子具有从第一光子基础状态、第二光子基础状态以及所述第一光子基础状态和所述第二光子基础状态的叠加中选择的输入光子计算状态，并且至少根据所述局部缺陷的计算状态和所述输入光子计算状态，将从所述局部缺陷发出的所述光子引导至所述第一输出波导和所述第一输出路径中。28.根据权利要求21至27中任一项所述的信息处理装置，其中，所述半导体材料是硅合金、硅、天然硅或提纯硅。29.根据权利要求28所述的信息处理装置，其中，所述半导体材料主要包括提纯硅。30.根据权利要求21至29中任一项所述的信息处理装置，其中，由所述局部缺陷支持的所述第一状态和所述第二状态选自包括核自旋状态、电子自旋状态、空穴自旋状态和能级的组。31.根据权利要求21所述的信息处理装置，其中，所述第一输出路径是空间模式、偏振模式、时间仓、频率模式或Fock状态。32.一种光子开关，包括：半导体材料的本体中的缺陷，所述缺陷具有包括第一基础状态和第二基础状态的多个可用量子状态；包括邻近所述缺陷的光波导的光学结构，所述光波导提供用于将光子传递至所述缺陷附近的路径；用于将所述缺陷初始化为初...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡妮，
申请(专利权)人：光子学公司，
类型：发明
国别省市：