一种原子系综之间的连续变量纠缠蒸馏装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种原子系综之间的连续变量纠缠蒸馏装置，属于连续变量纠缠蒸馏技术领域；提供了一种可靠性好、易于实现的连续变量原子纠缠蒸馏装置；技术方案：包括光源单元、第一、第二光纤通道、第一、第二光学斩波器、第一、第二原子系统和测量系统；光源单元分别与第一、第二光纤通道的输入端连接，第一、第二光纤通道的输出端分别与第一、第二光学斩波器输入端连接，第一、第二光学斩波器的输出端分别与第一、第二原子系统的第一输入端连接，光源单元分别与第一、第二原子系统的第二输入端连接，第一、第二原子系统的输出端分别与测量系统的第一、第二输入端连接，光源单元分别与测量系统的第三、第四输入端连接；本发明专利技术可应用于量子信息领域。

A continuous variable entanglement distillation device between atomic ensembles

The invention relates to a continuous variable entanglement distillation device between atomic ensembles, belonging to the technical field of continuous variable entanglement distillation, and provides a reliable and easy-to-implement continuous variable atomic entanglement distillation device. The technical scheme comprises a light source unit, a first, a second optical fiber channel, a first and a second optical chopper. The light source unit is connected with the input end of the first and second optical channels respectively, the output end of the first and second optical channels is connected with the input end of the first and second optical choppers respectively, and the output end of the first and second optical choppers is connected with the first and second atomic systems respectively. The light source unit is connected with the second input end of the first and second atomic systems respectively, the output end of the first and second atomic systems is connected with the first and second input end of the measurement system respectively, and the light source unit is connected with the third and fourth input end of the measurement system respectively; the present invention can be applied to quantum information. Field.

【技术实现步骤摘要】
一种原子系综之间的连续变量纠缠蒸馏装置
本专利技术一种原子系综之间的连续变量纠缠蒸馏装置，属于连续变量纠缠蒸馏

技术介绍
在量子信息科学的发展中，量子网络是目前的研究热点之一。量子网络可以由光学量子通道和原子量子节点组成。其中，光是量子信息远距离传输的理想载体，以及可以用来实现量子节点之间的互联；原子系综由于具有光学厚度大和相干性好的优势，是用作量子节点的有效介质之一，可以实现量子信息的存储和处理。量子纠缠不仅可以用来研究量子力学的基本问题，而且是实现量子信息的核心资源。然而，环境退相干的作用将降低甚至破坏量子纠缠的质量。因此，在原子系综之间高质量的量子纠缠的获得，特别是远距离的原子系综纠缠的建立，都是极具挑战性的任务。纠缠蒸馏即从由于退相干引起的大量低纠缠度系统中提取出少量的高纠缠度子系统。纠缠蒸馏能够克服消相干影响，提高纠缠质量，甚至可以将远距离量子系统之间将消失的量子纠缠恢复。人们开展了一系列的对于光子或者光场的纠缠蒸馏的研究。在原子系统中，2006年，美国的Wineland研究组实现了非破坏的分离变量纠缠纯化，在Nature443,838(2006)发表题为“Experimentalpurificationoftwo-atomentanglement”的论文。以上研究工作实现了原子系综的量子纯化，解决了原子系综之间纠缠提高的问题，但在上述方法中一旦纯化操作失败将破坏了原子之间的量子纠缠，需要多次重新制备原子纠缠来用于纠缠纯化，存在着原子纠缠制备成本高的技术问题。
技术实现思路
本专利技术一种原子系综之间的连续变量纠缠蒸馏装置，克服了现有技术存在的不足，提供了一种可靠性好、易于实现的连续变量原子纠缠蒸馏装置。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种原子系综之间的连续变量纠缠蒸馏装置，包括光源单元、第一、第二光纤通道、第一、第二光学斩波器、第一、第二原子系统和测量系统；光源单元设有本地振荡光信号aL1和aL2的输出端、控制光脉冲信号aC1和aC2的输出端、探针光脉冲信号aP1和aP2的输出端；光源单元的探针光脉冲信号aP1和aP2的输出端分别与第一、第二光纤通道的输入端连接，第一、第二光纤通道的输出端分别与第一、第二光学斩波器输入端连接，第一、第二光学斩波器输出的探针光脉冲信号aP1和aP2分别与第一、第二原子系统的第一输入端连接，光源单元的控制光脉冲信号aC1和aC2的输出端分别与第一、第二原子系统的第二输入端连接，第一、第二原子系统的输出端分别与测量系统的第一、第二输入端连接，光源单元的本地振荡光信号aL1和aL2输出端分别与测量系统的第三、第四输入端连接。进一步，所述光源单元包括可调谐激光器、1×3光学分束器阵列、EPR纠缠光源、五套声光调制系统和两个1×2光学分束器。可调谐激光器的输出端与1×3光学分束器阵列的输入端连接，1×3光学分束器阵列的第一输出端和第一1×2光学分束器的输入端连接，第一1×2光学分束器输出本地振荡光信号aL1和aL2，1×3光学分束器阵列的第二输出端与第一声光调制系统的输入端连接，第一声光调制系统的输出端与第二声光调制系统的输入端连接，第二声光调制系统和第二1×2光学分束器输入端连接，第二1×2光学分束器输出控制光脉冲信号aC1和aC2，1×3光学分束器阵列的第三输出端与第三声光调制系统的输入端连接，第三声光调制系统的输出端与EPR纠缠光源的输入端连接，EPR纠缠光源的两个输出端分别与第四声光调制系统、第五声光调制系统的输入端连接，第四声光调制系统、第五声光调制系统的输出端分别输出探针光脉冲信号aP1和aP2。进一步，所述测量系统包括两套光学分束器、四套平衡零拍探测器、三套功率减法器和数字可存储示波器；所述第一原子系统输出的探针光脉冲a’P1和所述本地振荡光信号aL1在第一光学分束器内干涉，干涉信号通过第一平衡零拍探测器和第二平衡零拍探测器，第一功率减法器对释放的探针光脉冲a’P1的正交分量的量子噪声进行测量；所述第二原子系统输出的探针光脉冲a’P2和所述本地振荡光信号aL2在第二光学分束器内干涉，干涉信号通过第三平衡零拍探测器和第四平衡零拍探测器，第二功率减法器对释放的探针光脉冲a’P2的正交分量的量子噪声进行测量；探针光脉冲a’P1和探针光脉冲a’P2再通过第三功率减法器和数字可存储示波器对其关联噪声进行分析。进一步，所述测量系统包括两套光学分束器、四套平衡零拍探测器、二套功率减法器、功率加法器和数字可存储示波器；所述第一原子系统输出的探针光脉冲a’P1和所述本地振荡光信号aL1在第一光学分束器内干涉，干涉信号通过第一平衡零拍探测器和第二平衡零拍探测器，第一功率减法器对释放的探针光脉冲a’P1的正交分量的量子噪声进行测量；所述第二原子系统输出的探针光脉冲a’P2和所述本地振荡光信号aL2在第二光学分束器内干涉，干涉信号通过第三平衡零拍探测器和第四平衡零拍探测器，第二功率减法器对释放的探针光脉冲a’P2的正交分量的量子噪声进行测量；探针光脉冲a’P1和探针光脉冲a’P2再通过功率加法器和数字可存储示波器对其关联噪声进行分析。进一步，所述第一、第二光学斩波器的圆盘均分三个区域；第一区域的透过率为1，第二区域的透过率和存储效率相等，第三区域的透过率为0。进一步，所述第一原子系统包括第一原子气室、磁屏蔽系统和第一温控系统，磁屏蔽系统包括第一磁屏壁纸和第一磁屏蔽筒；第一原子气室内充有铷87原子气体和10Torr的缓冲惰性气体，在第一原子气室的通光面镀有相应激光波长的减反膜，第一原子气室的外层用第一磁屏蔽纸包裹，并且放置于由金属制成的第一磁屏蔽筒内，第一磁屏蔽筒的外层设置有由加热带、保温材料和控温仪器组成的第一温控系统对铷原子加热并且精确控温；所述第二原子系统的结构和所述第一原子系统的结构相同。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果。1、本专利技术中失败的蒸馏操作仅降低了蒸馏后原子之间的纠缠度，并不破坏原子之间的量子纠缠。因此，本专利技术不需要多次重新制备用于纠缠蒸馏的原子纠缠。2、本专利技术不需要非高斯操作技术，仅利用成熟的高斯操作技术，包括基于原子系综的线性量子存储系统，基于平衡零拍探测系统的后选择控制。3、本专利技术可以提高原子之间量子纠缠的质量。4、本专利技术可以克服纠缠光场在远距离分发中引入的位相噪声，在远距离的两个原子系综之间建立纠缠。5、本专利技术制备的蒸馏原子纠缠可以用于下游的量子信息的应用。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2为本专利技术中光源单元的结构示意图；图3为本专利技术中测量系统的结构示意图；图4为本专利技术中光信号的控制时序图；图5为本专利技术中光学斩波器结构图；图6为本专利技术原子的能级示意图；图7为本专利技术原子系统的结构示意图。图中，1-光源单元，10-可调谐激光器，11-1×3光学分束器阵列，12-EPR纠缠光源，13-第一声光调制系统，14-第二声光调制系统，15-第三声光调制系统，16-第四声光调制系统，17-第五声光调制系统，18-第一1×2光学分束器，19-第二1×2光学分束器，21-第一光纤通道，22-第二光纤通道，31-第一光学斩波器，32-第二光学斩波器，41-第一原子系统，41a-第一原子气室，41b-第一磁屏壁纸，41c-第一磁屏蔽筒，41d-第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原子系综之间的连续变量纠缠蒸馏装置，其特征在于：包括光源单元、第一、第二光纤通道、第一、第二光学斩波器、第一、第二原子系统和测量系统；光源单元设有本地振荡光信号aL1和aL2的输出端、控制光脉冲信号aC1和aC2的输出端、探针光脉冲信号aP1和aP2的输出端；光源单元的探针光脉冲信号aP1和aP2的输出端分别与第一、第二光纤通道的输入端连接，第一、第二光纤通道的输出端分别与第一、第二光学斩波器输入端连接，第一、第二光学斩波器输出的探针光脉冲信号aP1和aP2分别与第一、第二原子系统的第一输入端连接，光源单元的控制光脉冲信号aC1和aC2的输出端分别与第一、第二原子系统的第二输入端连接，第一、第二原子系统的输出端分别与测量系统的第一、第二输入端连接，光源单元的本地振荡光信号aL1和aL2输出端分别与测量系统的第三、第四输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种原子系综之间的连续变量纠缠蒸馏装置，其特征在于：包括光源单元、第一、第二光纤通道、第一、第二光学斩波器、第一、第二原子系统和测量系统；光源单元设有本地振荡光信号aL1和aL2的输出端、控制光脉冲信号aC1和aC2的输出端、探针光脉冲信号aP1和aP2的输出端；光源单元的探针光脉冲信号aP1和aP2的输出端分别与第一、第二光纤通道的输入端连接，第一、第二光纤通道的输出端分别与第一、第二光学斩波器输入端连接，第一、第二光学斩波器输出的探针光脉冲信号aP1和aP2分别与第一、第二原子系统的第一输入端连接，光源单元的控制光脉冲信号aC1和aC2的输出端分别与第一、第二原子系统的第二输入端连接，第一、第二原子系统的输出端分别与测量系统的第一、第二输入端连接，光源单元的本地振荡光信号aL1和aL2输出端分别与测量系统的第三、第四输入端连接。2.根据权利要求1所述的一种原子系综之间的连续变量纠缠蒸馏装置，其特征在于：所述光源单元包括可调谐激光器、1×3光学分束器阵列、EPR纠缠光源、五套声光调制系统和两个1×2光学分束器，可调谐激光器的输出端与1×3光学分束器阵列的输入端连接，1×3光学分束器阵列的第一输出端和第一1×2光学分束器的输入端连接，第一1×2光学分束器输出本地振荡光信号aL1和aL2，1×3光学分束器阵列的第二输出端与第一声光调制系统的输入端连接，第一声光调制系统的输出端与第二声光调制系统的输入端连接，第二声光调制系统和第二1×2光学分束器输入端连接，第二1×2光学分束器输出控制光脉冲信号aC1和aC2，1×3光学分束器阵列的第三输出端与第三声光调制系统的输入端连接，第三声光调制系统的输出端与EPR纠缠光源的输入端连接，EPR纠缠光源的两个输出端分别与第四声光调制系统、第五声光调制系统的输入端连接，第四声光调制系统、第五声光调制系统的输出端分别输出探针光脉冲信号aP1和aP2。3.根据权利要求1或2所述的一种原子系综之间的连续变量纠缠蒸馏装置，其特征在于：所述测量系统包括两套光学分束器、四套平衡零拍探测器、三套功率减法器和数字可存储示波器；所述第一原子系统输出的探针光脉冲a’P1和所述本地振荡光信号aL1在第一光学分...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫智辉，贾晓军，刘艳红，闫捷利，彭堃墀，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西,14