一种稳定的连续变量量子纠缠源产生装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于连续变量非经典光场产生设备技术领域，具体涉及一种稳定的连续变量量子纠缠源产生装置，包括单频激光器、电光相位调制器、第一简并光学参量放大器、第二简并光学参量放大器、第一腔长和相位锁定系统、第二腔长和相位锁定系统、两束压缩光相位锁定系统和纠缠光探测系统；所述的电光相位调制器中的电光晶体为楔形电光晶体，利用楔形的电光晶体作为相位调制晶体，减小了相位调制过程中引入的剩余幅度调制，提高了腔长和相位锁定的稳定性和准确性，解决了现有纠缠源稳定性差的问题，具有稳定可靠、结构简单、实用性强等优点。

A Stable Device for Generating Quantum Entanglement Sources with Continuous Variables

【技术实现步骤摘要】
一种稳定的连续变量量子纠缠源产生装置
本专利技术属于连续变量非经典光场产生设备
，具体涉及一种稳定的连续变量量子纠缠源产生装置。
技术介绍
纠缠态光场是量子光学中重要的非经典光场之一，纠缠态光场的两个子系统之间具有较强的量子非局域关联，如果对其中一个子系统进行测量，必然会影响另一个子系统的测量结果。在过去的几十年里，纠缠态光场已经成为量子信息科学领域中的重要资源，在量子通信方面，利用纠缠态光场可以完成量子离物传态、量子密钥分发、量子纠缠交换、量子密集编码等通信协议，使量子通信在信息传输的高效性和安全性等方面达到经典通信无法比拟的效果；在量子计算方面，利用纠缠态光场可以实现快速的量子并行计算，极大的提高了运算速度，具有经典计算无法替代的优势。作为量子信息的核心资源，纠缠态光场的纠缠度和长期稳定性是衡量其性能的关键指标，制备稳定高效的纠缠态光源是实现量子信息的关键和难点。制备连续变量纠缠态光场的方法主要有两种：一种是利用Ⅱ类非临界相位匹配的非线性晶体，通过非简并光学参量放大器(Nondegenerateopticalparametricamplification，NOPA)直接产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种稳定的连续变量量子纠缠源产生装置，其特征在于：包括单频激光器(1)、电光相位调制器(2)、第一简并光学参量放大器(3)、第二简并光学参量放大器(4)、第一腔长和相位锁定系统(5)、第二腔长和相位锁定系统(6)、两束压缩光相位锁定系统(7)和纠缠光探测系统(8)，所述单频激光器(1)为双波长输出单频激光器，为实验提供所需的泵浦光场、信号光场和本底光场；所述电光相位调制器(2)用于对信号光场进行相位调制，以获得锁腔和锁相的误差信号；所述第一简并光学参量放大器(3)和第二简并光学参量放大器(4)用于产生两束单模压缩态光场；所述第一腔长和相位锁定系统(5)和第二腔长和相位锁定系统(6)分别用于...

【技术特征摘要】
1.一种稳定的连续变量量子纠缠源产生装置，其特征在于：包括单频激光器(1)、电光相位调制器(2)、第一简并光学参量放大器(3)、第二简并光学参量放大器(4)、第一腔长和相位锁定系统(5)、第二腔长和相位锁定系统(6)、两束压缩光相位锁定系统(7)和纠缠光探测系统(8)，所述单频激光器(1)为双波长输出单频激光器，为实验提供所需的泵浦光场、信号光场和本底光场；所述电光相位调制器(2)用于对信号光场进行相位调制，以获得锁腔和锁相的误差信号；所述第一简并光学参量放大器(3)和第二简并光学参量放大器(4)用于产生两束单模压缩态光场；所述第一腔长和相位锁定系统(5)和第二腔长和相位锁定系统(6)分别用于锁定第一简并光学参量放大器(3)的腔长和相位以及第二简并光学参量放大器(4)的腔长和相位，使第一简并光学参量放大器(3)和第二简并光学参量放大器(4)运转于参量放大状态或参量反放大状态，获得两束单模正交位相或正交振幅压缩态光场；所述两束压缩光相位锁定系统(7)用于锁定两束单模压缩态光场的相对相位，获得纠缠态光场；所述纠缠光探测系统(8)用于对纠缠光的纠缠度和长期稳定性进行测量；所述电光相位调制器(2)中的电光晶体为楔形电光晶体。2.根据权利要求1所述的一种稳定的连续变量量子纠缠源产生装置，其特征在于：还包括第一双色镜(9)、第一光学分束器(12)、第二光学分束器(15)、第三光学分束器(18)、第四光学分束器(21)、第一50/50光学分束器(28)、第二双色镜(70)和第三双色镜(71)，所述的单频激光器(1)输出的激光经第一双色镜(9)分成两束：基频光(10)和倍频光(11)；基频光(10)经第一光学分束器(12)分成两束：一束作为信号光(13)，一束作为本底光(14)；信号光(13)经过电光相位调制器(2)进行相位调制之后经过第二光学分束器(15)分成功率相等的两束：第一信号光(16)和第二信号光(17)；本底光(14)经第三光学分束器(18)分成功率相等的第一本底光(19)和第二本底光(20)后进入纠缠光探测系统(8)；倍频光(11)作为泵浦光，经第四光学分束器(21)分成功率相等的两束：第一泵浦光(22)和第二泵浦光(23)；第一信号光(16)和第一泵浦光(22)经第二双色镜(70)合束后注入第一简并光学参量放大器(3)；第二信号光(17)和第二泵浦光(23)经第三双色镜(71)合束后注入第二简并光学参量放大器(4)；第一腔长和相位锁定系统(5)与第一简并光学参量放大器(3)上的第一压电陶瓷(24)和第一泵浦光导光镜上的第二压电陶瓷(25)连接，用于锁定第一简并光学参量放大器(3)的腔长和第一信号光(16)与第一泵浦光(22)的相对相位；第二腔长和相位锁定系统(6)与第二简并光学参量放大器(4)上的第三压电陶瓷(26)和第二泵浦光导光镜上的第四压电陶瓷(27)连接，用于锁定第二简并光学参量放大器(4)的腔长和第二信号光(17)与第二泵浦光(23)的相对相位；第一简并光学参量放大器(3)和第二简并光学参量放大器(4)产生的两束单模压缩光在第一50/50光学分束器(28)上进行相干耦合，两束压缩光相位锁定系统(7)与压缩光导光镜上的第五压电陶瓷(29)连接，用于锁定两束压缩光之间的相对相位；第一50/50光学分束器(28)两臂上产生的纠缠光分别为：纠缠光一(30)和纠缠光二(31)；利用纠缠光探测系统(8)对缠光一(30)和纠缠光二(31)的纠缠度和长期稳定性进行测量。3.根据权利要求2所述的一种稳定的连续变量量子纠缠源产生装置，其特征在于：所述纠缠光探测系统(8)包括第二50/50光学分束器(32)、第一平衡零拍相位锁定系统(33)、第三50/50光学分束器(35)、第二平衡零拍相位锁定系统(36)、第一平衡零拍探测器(43)、第二平衡零拍探测器(64)、第一减法器(65)、第三平衡零拍探测器(66)、第四平衡零拍探测器(67)、第二减法器(68)、加法器(38)、频谱分析仪(69)和第三减法器(72)，共组成两套平衡零拍探测系统，纠缠光一(30)与第一本底光(19)在第二50/50光学分束器(32)上进行干涉，第一平衡零拍相位锁定系统(33)与第一本底光导光镜上的第六压电陶瓷(34)连接，用于锁定第一本底光(19)于纠缠光一(30)的相对位相；纠缠光二(31)与第二本底光(20)在第三50/50光学分束器(35)上进行干涉，第二平衡零拍相位锁定系统(36)与第二本底光导光镜上的第七压电陶瓷(37)连接，用于锁定第二本底光(20)于纠缠光二(31)的相对位相，第一平衡零拍探测器(43)和第二平衡零拍探测器(64)与第一减法器(65)连接，第三平衡零拍探测器(66)和第四平衡零拍探测器(67)探测到的交流信号与第二减法器(68)连接，分别测量纠缠光一(30)和纠缠光二(31)的正交振幅分量噪声与正交位相分量噪声，第一减法器(65)和第二减法器(68)与加法器(38)或第三减法器(72)连接，利用频谱分析仪(69)测量纠缠光一(30)和纠缠光二(31)的正交振幅和与正交位相差的关联噪声，所述第一平衡零拍探测器(43)、第二平衡零拍探测器(64)、第三平衡零拍探测器(66)和第四平衡零拍探测器(67)完全相同。4.根据权利要求1所述的一种稳定的连续变量量子纠缠源产生装置，其特征在于：所述第一简并光学参量放大器(3)和第二简并光学参量放大器(4)参数完全相同，所述第一简并光学参量放大器(3)是内置有非线性晶体的两镜腔或多镜腔，且至少一片腔镜上粘贴有用于控制腔长的压电陶瓷。5.根据权利要求4所述的一种稳定的连续变量量子纠缠源产生装置，其特征在于：所述第一简并光学参量放大器(3)和第二简并光学参量放大器(4)中的非线性晶体为Ⅰ类非...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑耀辉，李志秀，田龙，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西,14