The invention discloses a single photon source based on single trapped ion, including vacuum chamber, ion trap chip and calcium atomic furnace, including arsenic ion trap chip silicon substrate, a first silicon dioxide layer and second layers of silicon dioxide, silicon substrate arsenic ginseng is arranged on the substrate through hole, side wall opposite to the substrate through hole the optical fiber are respectively provided with a fixing groove, two fiber fixing groove are respectively provided with two multimode fiber optical axis, two multimode fiber relative to the end surface is concave, concave surface of the dielectric film set, the focal points two multimode fiber surface, optical micro cavity is formed between the two multi mode optical fiber the concave, the invention realizes the Doppler limit of single ion cooling. The single photon source has high production efficiency. It is easy to connect with the existing optical communication system. The prepared single photon linewidth reaches the natural linewidth of the ion energy level transition.
【技术实现步骤摘要】
基于单个囚禁离子的单光子源
本专利技术涉及量子信息处理
,具体涉及基于单个囚禁离子的单光子源,可以产生单光子输出的装置,提高了单光子输出效率,并压窄了单光子线宽,提高了量子通信的传输距离,并改善了量子通信的安全性。
技术介绍
量子特性在信息领域中有着独特的功能,在提高运算速度,确保信息安全,增大信息容量和提高检测精度等方面可能突破现有经典信息系统的极限,于是便诞生了一门新的学科分支——量子信息科学。它是量子力学与信息科学相结合的产物,包括:量子密码,量子通信,量子计算和量子测量等,近年来,在理论和实验上已经取得了重要突破,引起各国政府,科技界和信息产业界的高度重视。人们越来越坚信,量子信息科学为信息科学的发展开创了新的原理和方法,将在21世纪发挥出巨大潜力,而其中量子密码是量子信息科学中很重要的应用领域之一。由于量子密码的安全性由量子力学原理所保证,被测量可感知和不可克隆性确保了量子密码不会不留痕迹的被窃听,因此是非常安全的。单光子源是指在同一时间仅仅发射一个光子的光源,是量子密码学,量子通信和量子计算的理想光源。如何找到一个理想稳定的单光子源对于目前量子密码学,量子通信和量子计算的研究是一个需要迫切解决的问题。目前广泛应用的单光子光源是将相干光脉冲衰减到平均每个脉冲只有0.1个光子,由于光子的泊松分布特征,通过这样的衰减途径实现的单光子源中,单个脉冲中存在2个光子的几率依然不可忽略,所以这是一种近似的单光子源,其效率低,既影响量子密钥的传输距离,又影响其安全性。因此研制真实的单光子源成为量子密码研究的一个关键性问题。一个有效的提高量子通讯数据率和信 ...
【技术保护点】
基于单个囚禁离子的单光子源,包括真空室(8),其特征在于,还包括设置在真空室(8)内的离子阱芯片(9)和钙原子炉(14),离子阱芯片(9)包括参砷硅基片(30)和分别设置在参砷硅基片(30)两面的第一二氧化硅层(31)和第二二氧化硅层(32),参砷硅基片(30)上设置有基片通孔(27),基片通孔(27)的相对的两个侧壁上分别设置有光纤固定槽(20),两个光纤固定槽(20)内分别设置有两个多模光纤(3),两个多模光纤(3)的相对端共光轴,两个多模光纤(3)的相对的端面为凹面,两个多模光纤的凹面的焦点重合,两个多模光纤的凹面之间形成光学微腔(21),光学微腔(21)的焦点与两个多模光纤的凹面的焦点重合,第一二氧化硅层(31)上位于基片通孔(27)的部分开设有第一二氧化硅层通孔(26),第二二氧化硅层(32)上位于基片通孔(27)的部分开设有第二二氧化硅层通孔(28),第一二氧化硅层(31)和第二二氧化硅层(32)上设置有用于在光学微腔(21)内形成直流控制电场的直流电极(18)、用于在光学微腔(21)内形成射频囚禁电场的射频电极(19)以及用于在光学微腔(21)内形成直流控制补偿电场的微运 ...
【技术特征摘要】
1.基于单个囚禁离子的单光子源,包括真空室(8),其特征在于,还包括设置在真空室(8)内的离子阱芯片(9)和钙原子炉(14),离子阱芯片(9)包括参砷硅基片(30)和分别设置在参砷硅基片(30)两面的第一二氧化硅层(31)和第二二氧化硅层(32),参砷硅基片(30)上设置有基片通孔(27),基片通孔(27)的相对的两个侧壁上分别设置有光纤固定槽(20),两个光纤固定槽(20)内分别设置有两个多模光纤(3),两个多模光纤(3)的相对端共光轴,两个多模光纤(3)的相对的端面为凹面,两个多模光纤的凹面的焦点重合,两个多模光纤的凹面之间形成光学微腔(21),光学微腔(21)的焦点与两个多模光纤的凹面的焦点重合,第一二氧化硅层(31)上位于基片通孔(27)的部分开设有第一二氧化硅层通孔(26),第二二氧化硅层(32)上位于基片通孔(27)的部分开设有第二二氧化硅层通孔(28),第一二氧化硅层(31)和第二二氧化硅层(32)上设置有用于在光学微腔(21)内形成直流控制电场的直流电极(18)、用于在光学微腔(21)内形成射频囚禁电场的射频电极(19)以及用于在光学微腔(21)内形成直流控制补偿电场的微运动补偿电极(25)。2.根据权利要求1所述的基于单个囚禁离子的单光子源,其特征在于,所述的微运动补偿电极(25)和直流电极(18)均为10个,射频电极(19)为2个,5个直流电极(18)设置在第一二氧化硅层通孔(26)的一侧,5个微运动补偿电极(25)和1个射频电极(19)设置在第一二氧化硅层通孔(26)的另一侧,另外5个直流电极(18)设置在第二二氧化硅层通孔(28)的一侧,另外5个微运动补偿电极(25)和另外1个射频电极(19)设置在第二二氧化硅层通孔(28...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈亮,何九洲,李冀,刘志超,冯芒,
申请(专利权)人:中国科学院武汉物理与数学研究所,
类型:发明
国别省市:湖北,42
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