一种能量-时间纠缠双光子产生方法技术

一种能量‑时间纠缠双光子产生方法，属于量子信息科学技术领域。包括：步骤一、发射泵浦光；步骤二、将泵浦光进行调整后送至二阶非线性晶体或晶体波导，在二阶非线性晶体或晶体波导中发生级联光学倍频和自发参量下转换的二阶非线性过程，生成能量‑时间纠缠双光子对；其中对泵浦光的调整包括调整泵浦光的功率、偏振方向和进行滤波；步骤三、对二阶非线性晶体或晶体波导发出的光进行分光滤波和波长选择，将剩余的泵浦光子和步骤二生成的能量‑时间纠缠双光子对分开；步骤四、从步骤三滤出的能量‑时间纠缠双光子中分离并提取信号光子和闲频光子。通过本发明专利技术的方法制备出的光源具有高效率、小型化、实用化、易与光纤系统集成等特点。

An Energy-Time Entangled Two-Photon Generation Method

A method for generating two-photon entanglement of energy and time belongs to the field of quantum information science and technology. It includes: step 1, transmitting pumping light; step 2, adjusting the pumping light and sending it to the second-order nonlinear crystal or crystal waveguide. The second-order nonlinear process of cascaded optical frequency doubling and spontaneous parametric down-conversion occurs in the second-order nonlinear crystal or crystal waveguide, generating two-photon pairs of energy and time entanglement. The adjustment of pumping light includes adjusting the power and polarization of pumping light. Direction and filtering; Step 3. Spectral filtering and wavelength selection of light emitted by second-order nonlinear crystals or crystal waveguides to separate the remaining pumping photons from the energy and time-entangled two-photons generated by Step 2; Step 4. Separation and extraction of signal photons and idle-frequency photons from the energy and time-entangled two-photons filtered from Step 3. The light source prepared by the method of the invention has the characteristics of high efficiency, miniaturization, practicality and easy integration with the optical fiber system.

【技术实现步骤摘要】
一种能量-时间纠缠双光子产生方法
本专利技术属于量子信息科学
，涉及一种基于级联二阶非线性光学过程的能量-时间纠缠双光子产生方法。
技术介绍
能量-时间纠缠的双光子由于其独特的量子特性，在量子信息科学领域具有广泛的应用价值。能量-时间自由度纠缠光子可支持高维量子信息编码，比如频率片、时间片等。相比于偏振纠缠、离散时间片纠缠等量子光源，通讯波段的能量-时间纠缠双光子可能在复杂环境下保持长距离和大容量的稳定传输，利用这一特点，可以将能量-时间纠缠双光子源应用到量子雷达、量子密码学、量子隐形传态、量子密钥分发、量子密集编码等方面。目前，制备能量-时间纠缠双光子源的常见方法是利用非线性晶体中的自发参量下转换过程产生纠缠光子对，具体而言，一个泵浦光子平行于非线性晶体的主轴入射到非线性晶体中，在一定概率下，泵浦光子湮灭生成两个频率更低的光子，即信号光子和闲频光子，此过程满足能量守恒和动量守恒。用此方法制备能量-时间纠缠源，目前通常使用块状的体光学器件搭建而成，需要配合使用自由空间光路，要求精密的光学对准和稳定的实验环境，在实现高收集效率、器件进一步小型化和应付极端环境应用等方面存在局限；同本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种能量‑时间纠缠双光子产生方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、发射泵浦光；步骤二、将所述泵浦光进行调整后送至二阶非线性晶体或晶体波导，在所述二阶非线性晶体或晶体波导中发生级联光学倍频和自发参量下转换的二阶非线性过程，生成能量‑时间纠缠双光子对；其中对所述泵浦光的调整包括：A、调整所述泵浦光的功率；B、调整所述泵浦光的偏振方向，使得泵浦光以平行于所述二阶非线性晶体或晶体波导偏振主轴的方向进入所述二阶非线性晶体或晶体波导；C、对所述泵浦光进行滤波，滤除多余噪声；步骤三、对所述二阶非线性晶体或晶体波导发出的光进行分光滤波和波长选择，将剩余的泵浦光子和步骤二生成的能量‑时间纠缠双光子对分开；...

【技术特征摘要】
1.一种能量-时间纠缠双光子产生方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、发射泵浦光；步骤二、将所述泵浦光进行调整后送至二阶非线性晶体或晶体波导，在所述二阶非线性晶体或晶体波导中发生级联光学倍频和自发参量下转换的二阶非线性过程，生成能量-时间纠缠双光子对；其中对所述泵浦光的调整包括：A、调整所述泵浦光的功率；B、调整所述泵浦光的偏振方向，使得泵浦光以平行于所述二阶非线性晶体或晶体波导偏振主轴的方向进入所述二阶非线性晶体或晶体波导；C、对所述泵浦光进行滤波，滤除多余噪声；步骤三、对所述二阶非线性晶体或晶体波导发出的光进行分光滤波和波长选择，将剩余的泵浦光子和步骤二生成的能量-时间纠缠双光子对分开；步骤四、从步骤三滤出的能量-时间纠缠双光子中分离并提取信号光子和闲频光子。2.根据权利要求1所述的能量-时间纠缠双光子产生方法，其特征在于，所述步骤一中首先利用激光泵浦光源产生稳定连续的泵浦光，再利用强度调制器将稳定连续的泵浦光调制为准连续的泵浦光输出。3.根据权利要求2所述的能量-时间纠缠双光子产生方法，其特征在于，所述激光泵浦光源为光纤耦合的连续激光器，包括固体激光器、气体激光器、半导体激光器以及染料激光器中的任何一种商用连续激光器，能产生持续的泵浦光，中心波长范围为1530nm～1600nm。4.根据权利要求3所述的能量...

【专利技术属性】
技术研发人员：周强，邓光伟，宋海智，王浟，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51