一种小型化纠缠源及其制备方法、以及设备无关量子随机数发生器技术

本发明专利技术涉及一种小型化的纠缠源及其制备方法，以及设备无关量子随机数产生设备。在本发明专利技术的纠缠源中，包括由保偏反射单元和偏振分束单元叠置形成一体的输入/输出光束平移器，并且结合与平移器一体形成的半波片，以及PPKTP晶体构建一个稳定且简单的等臂MZ干涉仪结构，从而以简单且稳定的光学结构实现纠缠态的产生，使其能够恶劣的现实环境中稳定使用，且其中的各种光学元件可以进行精细的设计与控制，在节省空间的同时可以提供更为细致的光路控制，从而确保纠缠源的质量。

A miniaturized entanglement source, its preparation method and device-independent quantum random number generator

The invention relates to a miniaturized entanglement source, a preparation method thereof and a device-independent quantum random number generating device. In the entanglement source of the present invention, an input/output beam translator is formed by superposing a polarization maintaining reflection unit and a polarization splitting unit, and a stable and simple equiarm MZ interferometer structure is constructed by combining a half-wave plate formed with the translator and a PPKTP crystal, so as to realize the generation of entanglement state with a simple and stable optical structure and enable it to harsh reality. It can be used stably in the environment, and all kinds of optical elements can be designed and controlled precisely. It can save space and provide more detailed optical control to ensure the quality of the entanglement source.

【技术实现步骤摘要】
一种小型化纠缠源及其制备方法、以及设备无关量子随机数发生器
本专利技术涉及量子光学领域，更具体地涉及基于微光学器件的高性能小型化纠缠源及其制备方法，以及基于该纠缠源的设备无关量子随机数发生器。
技术介绍
具有高收集效率性能的纠缠源是设备无关的量子物理实验(例如设备无关的随机数产生实验)中最关键的子系统。稳定而产生高收集效率的纠缠光子对相关协议的执行至关重要。纠缠态的概念最早在1935年，Einstein,Podolsky,Rosen发表的关于量子力学是否完备的讨论文章中提出；同年，Schrodinger定义了纠缠态的概念。纠缠态的产生与验证则始于20世纪下半叶。至今为止，在如光学、超导量子比特、腔QED、离子阱、量子点等不同体系中均可产生纠缠态。其中，基于光学体系的纠缠态容易实现高速率高亮度的生产，并且其操控和传输非常简单，因此得到广泛的研究。光学体系的双光子纠缠态的产生一般基于晶体、波导或光纤中的非线性效应，通过自发参量等过程产生关联光子对并进一步干涉产生纠缠。其中，基于BBO等晶体的方案一般利用其自发参量下转换过程，短波长的泵浦光通过非线性晶体自发的产生两个长波长的关联光子。对于本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小型化的纠缠源，其包括输入光束平移器(1)、输出光束平移器(2)和参量下转换单元(3)，其特征在于：所述输入光束平移器(1)被设置成接收泵浦光，且输出彼此平行的第一H偏振光和第二H偏振光；所述参量下转换单元(3)被设置成接收所述第一和第二H线偏振光，并且使其分别发生自发参量下转换过程以生成第一参量光和第二参量光，所述参量光中的每一个包括一对偏振方向彼此垂直的线偏振光；所述输出光束平移器(2)被设置成接收所述第一和第二参量光，并使其发生干涉以产生纠缠态；并且所述输入光束平移器(1)、所述输出光束平移器(2)和所述参量下转换单元(3)均为一体化结构，且共同构成等臂MZ干涉仪。

【技术特征摘要】
1.一种小型化的纠缠源，其包括输入光束平移器(1)、输出光束平移器(2)和参量下转换单元(3)，其特征在于：所述输入光束平移器(1)被设置成接收泵浦光，且输出彼此平行的第一H偏振光和第二H偏振光；所述参量下转换单元(3)被设置成接收所述第一和第二H线偏振光，并且使其分别发生自发参量下转换过程以生成第一参量光和第二参量光，所述参量光中的每一个包括一对偏振方向彼此垂直的线偏振光；所述输出光束平移器(2)被设置成接收所述第一和第二参量光，并使其发生干涉以产生纠缠态；并且所述输入光束平移器(1)、所述输出光束平移器(2)和所述参量下转换单元(3)均为一体化结构，且共同构成等臂MZ干涉仪。2.如权利要求1所述的纠缠源，其中，所述输入光束平移器(1)由第一偏振分束单元和第一保偏反射单元叠置形成；所述第一偏振分束单元被设置成接收所述泵浦光并将其分为所述第一H偏振光和第一V偏振光；所述第一保偏反射单元被设置成接收所述第一V偏振光并将其朝向出光面反射；以及所述第一保偏反射单元的所述出光面上设有45度方向的第一半波片。3.如权利要求2所述的纠缠源，其中，所述第一偏振分束单元和所述第一保偏反射单元通过光学胶粘结为一体。4.如权利要求2所述的纠缠源，其中，所述第一半波片通过粘结的方式与所述出光面形成一体；或者通过设计所述出光面区域的厚度形成。5.如权利要求2所述的纠缠源，其中，所述第一保偏反射单元为保偏分束器或反射镜；并且/或者所述第一偏振分束单元为偏振分束器。6.如权利要求1所述的纠缠源，其中，所述参量下转换单元(3)为PPKTP晶体。7.如权利要求1所述的纠缠源，其中，所述输出光束平移器(2)由第二保偏反射单元和第二偏振分束单元叠置形成；所述第二保偏反射单元设置成接收所述第一和第二参量光中的一个，并将其朝向所述第二偏振分束单元反射；所述第二偏振分束单元设置成接收所述第一和第二参量光中的另一个，并使其与所述经反射的所述参量光发生干涉；并且所述第二偏振分束单元或所述第二保偏反射单元的入射面上设置有45度方向的第二半波片。8.如权利要求7所述的纠缠源，其中，所述第二偏振分束单元和所述第二保偏反射单元通过光学胶粘结为一体。9.如权利要求7所述的纠缠源，其中，所述第二半波片通过粘结的方式与所述入射面形成一体；或者通过设计所述入射面区域的厚度形成。10.如权利要求7所述的纠缠源，其中，所述第二保偏反射单元为保偏分束器或反射镜；并且/或者所述第二偏振分束单元为偏振分束器。11.如权利要求1所述的纠缠源，其还包括设置在所述输入光束平移器(1)前方的补偿片。12.如权利要求2-11中任一项所述的纠缠源，其中，所述参量光中的所述一对线偏...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘洋，范靖云，张强，潘建伟，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34