一种多光子纠缠光源制造技术

本发明专利技术提供一种多光子纠缠光源，用于输出宏观尺度多光子多维度纠缠光，包括单模激光器和调整组件，其中，单模激光器，用于双向输出两束激光；调整组件设置于两束激光的光路上，用于将两束激光的激光束体积调整到小于单模激光器的相干体积，并将两束激光的激光束面积调整到小于单模激光器的相干面积，输出宏观尺度多光子多维度纠缠光。可见，使用本发明专利技术所描述的多光子纠缠光源，能够产生多光子多维度纠缠光，从而满足多光子数纠缠的要求，进而提高量子探测信噪比，并有助于解决如量子计算等量子信息技术的多领域中的量子退相干问题。

A Multi-photon Entangled Light Source

The invention provides a multi-photon entangled light source for outputting macro-scale multi-photon multi-dimensional entangled light, including a single-mode laser and an adjustment module, in which a single-mode laser is used to output two laser beams in two directions, and an adjustment module is arranged on the optical path of two laser beams for adjusting the volume of two laser beams to a coherent volume smaller than that of a single-mode laser and exciting two laser beams. The laser beam area is adjusted to less than the coherent area of the single mode laser, and the macro-scale multi-photon multi-dimensional entangled light is output. It can be seen that using the multi-photon entangled light source described by the present invention can generate multi-photon multi-dimensional entangled light, thus satisfying the requirements of multi-photon number entanglement, thereby improving the signal-to-noise ratio of quantum detection, and helping to solve the quantum decoherence problem in many fields of quantum information technology such as quantum computing.

【技术实现步骤摘要】
一种多光子纠缠光源
本专利技术涉及光学器材领域，具体而言，涉及一种多光子纠缠光源。
技术介绍
随着量子信息技术的不断发展，以现有的多光子纠缠光生成技术来看，纠缠光子数已经可以达到10～20个，足以满足目前的实验及其他情况的需求。然而，在实践中发现，在对量子计算、远距离目标量子探测和量子成像等应用中，现有的多光子纠缠光生成技术还不能达到理想的效果，因此仍需要更多光子数的纠缠来满足更高的需求。为了达到上述的更高的需求，量子计算需要使许多量子位发生纠缠，其中，以量子纠缠为基础的远距离目标的量子探测和量子成像仍需要更多的纠缠光子数，以提高量子探测信噪比。另一方面，在量子信息技术的各个领域中，都面临着量子退相干效应导致量子信息丢失的问题，尤其是量子计算、量子通信、量子远距离目标探测以及成像领域中，纠缠光子要在复杂的外环境(背景)中传输时，量子退相干仍是一个严重的待解决问题；同时，对于量子计算，量子退相干还会导致量子比特丢失和量子逻辑操作出错。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提供了一种多光子纠缠光源，能够产生多光子多维度纠缠光，从而满足多光子数纠缠的要求，进而提高量子探测信噪比，并有助于解决如量子计算等量子信息技术的多领域中的量子退相干问题。为了实现上述目的，本专利技术采用如下的技术方案：第一方面，本专利技术提供了一种多光子纠缠光源，用于输出宏观尺度多光子多维度纠缠光，包括单模激光器和调整组件，其中，所述单模激光器，用于双向输出两束激光；其中，所述两束激光是通过受激发射产生的，所述两束激光呈满足宇称守恒定律的多光子纠缠态；所述调整组件设置于所述两束激光的光路上，用于将所述两束激光的激光束体积调整到小于所述单模激光器的相干体积，并将所述两束激光的激光束面积调整到小于所述单模激光器的相干面积，输出所述宏观尺度多光子多维度纠缠光。作为一种可选的实施方式，所述单模激光器呈轴对称结构，用于同轴双向输出相同功率的所述两束激光。作为一种可选的实施方式，所述单模激光器的谐振腔采用平行平面驻波腔，用于通过所述谐振腔内激光介质的受激发射产生多光子相干迭加纠缠态的所述两束激光。作为一种可选的实施方式，所述谐振腔两端具有对称设计的光学元件，其中，所述光学元件包括具有相同反射率的反射镜和相同透射率透光镜。作为一种可选的实施方式，所述平行平面驻波腔还用于频率选择滤波和空间选择性滤波，以使所述多光子相干迭加纠缠态满足预设的表达式。作为一种可选的实施方式，所述单模激光器包括气体激光器、固体激光器以及半导体激光器。作为一种可选的实施方式，所述两束激光位于所述相干体积内，所述相干体积的计算公式为：V＝c3/[v2·Δv·(Δθ)2]其中，c为光速；v为所述两束激光共同的频率；Δv为所述两束激光共同的谱线半宽度；c/Δv为激光源相干长度；Δθ为所述两束激光共同的激光束发散角。作为一种可选的实施方式，所述两束激光位于所述相干面积内，所述相干面积的计算公式为：S＝(λ/Δθ)2其中，S为所述相干面积；λ为所述两束激光共同的波长；Δθ为所述两束激光共同的激光束发散角。作为一种可选的实施方式，所述调整组件包括设置于所述两束激光的光路上的第一光学组件和第二光学组件，所述第一光学组件与所述第二光学组件具有相同的光学元件并且所述光学元件呈轴对称设置。作为一种可选的实施方式，所述第一光学组件包括沿激光发射方向设置的第一透镜、第二透镜、孔径光阑以及干涉滤光片，并且所述第一透镜具有第一焦距值，所述第二透镜具有第二焦距值，且所述第一焦距值小于所述第二焦距值，其中，所述第一透镜与所述单模激光器中心之间的间距为第二焦距值；所述第一透镜与所述第二透镜之间的间距为第一焦距值与第二焦距值的和；孔径光阑与所述第二透镜之间的间距为第二焦距值。根据本专利技术提供的多光子纠缠光源，能够通过双向单模激光器输出激光至调整组件，以使调整组件调整激光的激光束体积小于单模激光器的相干体积且激光束面积小于单模激光器的相干面积，从而保证从调整组件输出宏观尺度多光子多维度纠缠光。可见，实施这种实施方式，能够产生宏观尺度多光子多维度纠缠光，从而满足多光子数纠缠的要求，进而提高量子探测信噪比，并有助于解决如量子计算等量子信息技术的多领域中的量子退相干问题。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本专利技术的某些实施例，因此不应被看作是对本专利技术范围的限定。图1是本专利技术第一实施例提供的一种多光子纠缠光源的结构示意图；图2是本专利技术第二实施例提供的一种多光子纠缠光源的结构示意图；图3是本专利技术第三实施例提供的一种多光子纠缠光源的结构示意图。主要元件符号说明：100-单模激光器；110-平行平面驻波腔；200-调整组件；210-第一光学组件；211-第一透镜；212-第二透镜；213-孔径光阑；214-干涉滤光片；220-第二光学组件；300-光路。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常情况下，附图中所示出和描述的本专利技术实施例所包括的组件可以通过各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中所提供的本专利技术实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例。基于本专利技术的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本专利技术及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本专利技术中的具体含义。此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”应做广义理解。例如，可以使固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或点连接；可以使直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的联通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”等主要是用于区分不同的装置、元件或组成部分(具体的种类和构造可能相同也可能不同)，并非用于表明或暗示所指示装置、元件或组成部分的相对重要性和数量。除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。针对现有技术中的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多光子纠缠光源，其特征在于，用于输出宏观尺度多光子多维度纠缠光，包括单模激光器和调整组件，其中，所述单模激光器，用于双向输出两束激光；其中，所述两束激光是通过受激发射产生的，所述两束激光呈满足宇称守恒定律的多光子纠缠态；所述调整组件设置于所述两束激光的光路上，用于将所述两束激光的激光束体积调整到小于所述单模激光器的相干体积，并将所述两束激光的激光束面积调整到小于所述单模激光器的相干面积，输出所述宏观尺度多光子多维度纠缠光。

【技术特征摘要】
1.一种多光子纠缠光源，其特征在于，用于输出宏观尺度多光子多维度纠缠光，包括单模激光器和调整组件，其中，所述单模激光器，用于双向输出两束激光；其中，所述两束激光是通过受激发射产生的，所述两束激光呈满足宇称守恒定律的多光子纠缠态；所述调整组件设置于所述两束激光的光路上，用于将所述两束激光的激光束体积调整到小于所述单模激光器的相干体积，并将所述两束激光的激光束面积调整到小于所述单模激光器的相干面积，输出所述宏观尺度多光子多维度纠缠光。2.根据权利要求1所述的多光子纠缠光源，其特征在于，所述单模激光器呈轴对称结构，用于同轴双向输出相同功率的所述两束激光。3.根据权利要求1所述的多光子纠缠光源，其特征在于，所述单模激光器的谐振腔采用平行平面驻波腔，用于通过所述谐振腔内激光介质的受激发射产生多光子相干迭加纠缠态的所述两束激光。4.根据权利要求3所述的多光子纠缠光源，其特征在于，所述谐振腔两端具有对称设计的光学元件，其中，所述光学元件包括具有相同反射率的反射镜和相同透射率透光镜。5.根据权利要求3所述的多光子纠缠光源，其特征在于，所述平行平面驻波腔还用于频率选择滤波和空间选择性滤波，以使所述多光子相干迭加纠缠态满足预设的表达式。6.根据权利要求1所述的多光子纠缠光源，其特征在于，所述单模激光器包括气体激光器、固体激光器以及半...

【专利技术属性】
技术研发人员：匡一中，匡宇，
申请(专利权)人：匡一中，匡宇，
类型：发明
国别省市：四川,51