一种连续变量量子存储节点之间非经典态的传输装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种连续变量量子存储节点之间非经典态的传输装置，本发明专利技术主要是解决现有分离变量的原子系综之间存在着几率性传输的技术问题。为解决上述技术问题，本发明专利技术采用的技术方案是：一种连续变量量子存储节点之间非经典态的传输装置，其包括三套光源单元、光束耦合系统、第一、第二原子系综、纠缠测量系统和反馈单元；所述光束耦合系统由六个格兰汤姆森棱镜和一个光学分束器组成，所述纠缠测量系统由三套平衡零拍探测系统和可存储数字示波器组成。本发明专利技术利用电磁诱导透明过程在原子系综中实现了非经典态的确定性存储，同时利用自发拉曼散射过程产生的连续变量光和原子系综的纠缠，确定性地传输连续变量原子系综的非经典态。

Non classical state transmission device for continuous variable quantum storage node

The invention relates to a transmission device of a non classical state between continuous variable quantum storage nodes. The invention mainly solves the technical problem of the probability transmission between the existing separated variables. In order to solve the technical problem, the technical proposal of the invention is: the transmission device between a non classical state of continuous variable quantum storage node, which includes three sets of light source unit, beam coupling system, the first and the second atomic ensemble, the entanglement measurement system and feedback unit; the beam coupling system is composed of six Glenn Thomsen a prism and an optical splitter, the entanglement measurement system consists of three sets of homodyne detection system and digital storage oscilloscope. The invention utilizes electromagnetically induced transparency in atomic ensemble is realized in the memory to determine the non classical states, entanglement also produced by spontaneous Raman scattering process of continuous variable optical and atomic ensembles, non classical state deterministic continuous variable transmission atomic ensembles.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种连续变量量子存储节点之间非经典态的传输装置，它是一种可应用于量子信息网络的存储节点-原子系综之间的压缩态的传输装置，是一种将量子态的存储和传输相结合的装置。
技术介绍
随着量子信息的发展，由光和原子组成的量子信息网络是实际应用的重要基础。原子系综是实现量子网络节点的有效方法之一，可以作为量子存储、处理节点。压缩态不但是量子力学的重要内容之一，而且是量子信息和量子测量的必要资源。压缩态在量子网络节点的存储和在量子网络节点之间的传输是发展量子信息网络的关键。在2008年，中国科学技术大学的潘建伟教授研究组利用自发拉曼散射过程制备了分离变量的光和原子系综之间的纠缠，通过量子离物传态协议将光子的量子态传输到了原子系综，在NaturePhysics4,103(2008)发表题为“Memory-built-inquantumteleportationwithphotonicandatomicqubits”的论文。在2012年，该研究组利用该方法将一个原子系综的量子态传输到了另一个原子系综，在Proc.Natl.Acad.Sci.109,20347(2012)发表题为“Quantumteleportationbetweenremoteatomic-ensemblequantummemories”的论文。以上两个研究工作将分离变量的光子量子态、原子系综量子态几率性地传输到原子系综，解决了量子存储节点之间的量子态传输的问题，但上述方法还存在着几率性传输的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有分离变量的原子系综之间存在着几率性传输的技术问题，提供一种结构紧凑、可靠性好的可以应用于量子信息网络的连续变量量子存储节点之间非经典态的传输装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：基于连续变量量子信息中光场的正交分量和原子系综的集体自旋波，利用电磁诱导透明过程在原子系综中实现了非经典态的确定性存储，同时利用自发拉曼散射过程产生的连续变量光和原子系综的纠缠，确定性地传输连续变量原子系综的非经典态。在控制光的作用下，实现非经典态在原子系综中的存储和释放。在写光信号和原子系综的作用下，产生斯托克斯光和原子系综自旋波的纠缠，然后通过测量和反馈，实现量子态的传输；在读光信号和原子系综的作用下，将原子系综自旋波的量子态映射到反斯托克斯光的量子态，通过测量反斯托克斯光，验证原子系综的非经典特性。一种连续变量量子存储节点之间非经典态的传输装置，其包括三套光源单元、光束耦合系统、第一、第二原子系综、纠缠测量系统和反馈单元；所述光束耦合系统由六个格兰汤姆森棱镜和一个光学分束器组成，所述纠缠测量系统由三套平衡零拍探测系统和可存储数字示波器组成，所述反馈单元是具有频率过滤的可变增益放大电路；所述第一光源单元设有两个输出端，并且分别和第二、第三光源单元的输入端相连接；所述第二光源单元设有第一泵浦光脉冲信号aP1输出端、写光脉冲信号aW输出端、光脉冲信号aR输出端、两束本地振荡光信号aL1、aL3输出端和两束模拟光脉冲信号aL4、aL6输出端；所述第三光源单元设有第二泵浦光脉冲信号aP2输出端、探针光脉冲信号a、L5输出端、本地振荡光信号aL2输出端和控制光脉冲信号aC输出端；其中，第一泵浦光脉冲信号aP1输出端与第一原子系综第一输入端连接；竖直偏振的写光脉冲信号aW输出端和水平偏振的第一束模拟光脉冲信号aL6输出端分别连接第一格兰汤姆森棱镜的两个输入端，第一格兰汤姆森棱镜的输出端与第一原子系综的第二输入端连接；竖直偏振的读光脉冲信号aR输出端和水平偏振的第二束模拟光脉冲信号aL4输出端分别连接第二格兰汤姆森棱镜的两个输入端，第二格兰汤姆森棱镜的输出端与第一原子系综的第三输入端连接；第一套原子系综的第一、第二输出端分别连接第四、第五格兰汤姆森棱镜的输入端；第二泵浦光脉冲信号aP2输出端与第二原子系综第一输入端连接；竖直偏振的控制光脉冲信号aC输出端和水平偏振的探针光脉冲信号a、L5输出端分别连接第三格兰汤姆森棱镜的两个输入端，第三格兰汤姆森棱镜的输出端与第二原子系综的第二输入端连接；第二套原子系综的输出端连接第六格兰汤姆森棱镜的输入端；第四、第六格兰汤姆森棱镜的输出端与光学分束器的两个输入端连接，光学分束器的两个输出端和第一、第二平衡零拍探测系统的第一输入端连接，第一、第二束本地振荡光信号aL1、aL2输出端分别连接第一、第二平衡零拍探测系统的第二输入端，第一、第二平衡零拍探测系统的输出端通过反馈单元与第一原子系综的射频线圈连接；第五格兰汤姆森棱镜的输出端连接第三平衡零拍探测系统的第一输入端，第三束本地振荡光信号aL3输出端连接第三平衡零拍探测系统的第二输入端，第三平衡零拍探测系统的输出端和可存储数字示波器连接。所述第一光源单元，包括低噪声、窄线宽、可调谐的可调谐激光器和单模1x2光纤耦合器；可调谐激光器的输出端与单模1x2光纤耦合器的输入端连接，单模1x2光纤耦合器的输出端与第二、第三光源单元输入端连接。所述第二光源单元，包括单模1x7光纤耦合器和七套声光调制器；单模1x7光纤耦合器的输出端分别与七套声光调制器的输入端连接，使七套声光调制器生成泵浦光脉冲信号aP1、写光脉冲信号aW、读光脉冲信号aR、两束本地振荡光信号aL1、aL3和两束模拟光脉冲信号aL4、aL6。所述第三光源单元，包括单模1x4光纤耦合器、五套声光调制器和光学参量放大器；单模1x4光纤耦合器的输出端分别与四套声光调制器输入端连接，第二声光调制器光学的输出端和光学参量放大器的输入端连接，光学参量放大器的输出端和第五声光调制器输入端连接，最终生成第二泵浦光脉冲信号aP2、探针光脉冲信号a、L5、本地振荡光信号aL2和控制光脉冲信号aC。所述第一原子系综由立方原子气室、射频线圈、磁屏蔽系统和温控系统组成；所述磁屏蔽系统由此屏壁纸、磁屏蔽筒组成；所述立方原子气室充有原子气体和一定量的缓冲惰性气体，在立方原子气室的通光面镀有激光相应波长的减反膜；立方原子气室放置于射频线圈内；射频线圈的外层用磁屏蔽纸包裹，并且放置于金属的磁屏蔽筒内；在磁屏蔽筒的外层采用加热带、保温材料和控温仪器组成的温控系统对铷原子加热并且精确控温。所述第二原子系综由立方原子气室、磁屏蔽系统和温控系统组成；所述磁屏蔽系统由此屏壁纸、磁屏蔽筒组成；所述立方原子气室充有原子气体和一定量的缓冲惰性气体，在立方原子气室的通光面镀有激光相应波长的减反膜本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续变量量子存储节点之间非经典态的传输装置，其特征在于：包括三套光源单元、光束耦合系统、第一、第二原子系综、纠缠测量系统和反馈单元；所述光束耦合系统由六个格兰汤姆森棱镜和一个光学分束器组成，所述纠缠测量系统由三套平衡零拍探测系统和可存储数字示波器组成，所述反馈单元是具有频率过滤的可变增益放大电路；所述第一光源单元设有两个输出端，并且分别和第二、第三光源单元的输入端相连接；所述第二光源单元设有第一泵浦光脉冲信号aP1输出端、写光脉冲信号aW输出端、光脉冲信号aR输出端、两束本地振荡光信号aL1、aL3输出端和两束模拟光脉冲信号aL4、aL6输出端；所述第三光源单元设有第二泵浦光脉冲信号aP2输出端、探针光脉冲信号a`L5输出端、本地振荡光信号aL2输出端和控制光脉冲信号aC输出端；其中，第一泵浦光脉冲信号aP1输出端与第一原子系综第一输入端连接；竖直偏振的写光脉冲信号aW输出端和水平偏振的第一束模拟光脉冲信号aL6输出端分别连接第一格兰汤姆森棱镜的两个输入端，第一格兰汤姆森棱镜的输出端与第一原子系综的第二输入端连接；竖直偏振的读光脉冲信号aR输出端和水平偏振的第二束模拟光脉冲信号aL4输出端分别连接第二格兰汤姆森棱镜的两个输入端，第二格兰汤姆森棱镜的输出端与第一原子系综的第三输入端连接；第一套原子系综的第一、第二输出端分别连接第四、第五格兰汤姆森棱镜的输入端；第二泵浦光脉冲信号aP2输出端与第二原子系综第一输入端连接；竖直偏振的控制光脉冲信号aC输出端和水平偏振的探针光脉冲信号a`L5输出端分别连接第三格兰汤姆森棱镜的两个输入端，第三格兰汤姆森棱镜的输出端与第二原子系综的第二输入端连接；第二套原子系综的输出端连接第六格兰汤姆森棱镜的输入端；第四、第六格兰汤姆森棱镜的输出端与光学分束器的两个输入端连接，光学分束器的两个输出端和第一、第二平衡零拍探测系统的第一输入端连接，第一、第二束本地振荡光信号aL1、aL2输出端分别连接第一、第二平衡零拍探测系统的第二输入端，第一、第二平衡零拍探测系统的输出端通过反馈单元与第一原子系综的射频线圈连接；第五格兰汤姆森棱镜的输出端连接第三平衡零拍探测系统的第一输入端，第三束本地振荡光信号aL3输出端连接第三平衡零拍探测系统的第二输入端，第三平衡零拍探测系统的输出端和可存储数字示波器连接。...

【技术特征摘要】
1.一种连续变量量子存储节点之间非经典态的传输装置，其特征在于：包
括三套光源单元、光束耦合系统、第一、第二原子系综、纠缠测量系统和反馈
单元；所述光束耦合系统由六个格兰汤姆森棱镜和一个光学分束器组成，所述
纠缠测量系统由三套平衡零拍探测系统和可存储数字示波器组成，所述反馈单
元是具有频率过滤的可变增益放大电路；所述第一光源单元设有两个输出端，
并且分别和第二、第三光源单元的输入端相连接；所述第二光源单元设有第一
泵浦光脉冲信号aP1输出端、写光脉冲信号aW输出端、光脉冲信号aR输出端、
两束本地振荡光信号aL1、aL3输出端和两束模拟光脉冲信号aL4、aL6输出端；所
述第三光源单元设有第二泵浦光脉冲信号aP2输出端、探针光脉冲信号a`L5输出
端、本地振荡光信号aL2输出端和控制光脉冲信号aC输出端；其中，第一泵浦光
脉冲信号aP1输出端与第一原子系综第一输入端连接；竖直偏振的写光脉冲信号
aW输出端和水平偏振的第一束模拟光脉冲信号aL6输出端分别连接第一格兰汤
姆森棱镜的两个输入端，第一格兰汤姆森棱镜的输出端与第一原子系综的第二
输入端连接；竖直偏振的读光脉冲信号aR输出端和水平偏振的第二束模拟光脉
冲信号aL4输出端分别连接第二格兰汤姆森棱镜的两个输入端，第二格兰汤姆森
棱镜的输出端与第一原子系综的第三输入端连接；第一套原子系综的第一、第
二输出端分别连接第四、第五格兰汤姆森棱镜的输入端；第二泵浦光脉冲信号
aP2输出端与第二原子系综第一输入端连接；竖直偏振的控制光脉冲信号aC输出
端和水平偏振的探针光脉冲信号a`L5输出端分别连接第三格兰汤姆森棱镜的两
个输入端，第三格兰汤姆森棱镜的输出端与第二原子系综的第二输入端连接；
第二套原子系综的...

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