使用具有散射区域的光纤链路进行量子通信的系统和方法技术方案

一种量子通信系统，包括多光子纠缠发生器、多个光子检测器单元和多个光纤链路。该多个光子检测器单元包括第一光子检测器单元和第二光子检测器单元。该多光子纠缠发生器在结构上被配置为输出多于两个纠缠光子。该多个光纤链路包括第一光纤链路，该第一光纤链路光学地耦合到该多光子纠缠发生器并且设置在该多光子纠缠发生器和该第一光子检测器单元之间。该多个光纤链路包括第二光纤链路，该第二光纤链路光学地耦合到该多光子纠缠发生器并且设置在该多光子纠缠发生器和该第二光子检测器单元之间。此外，该多个光纤链路中的至少一个具有芯、包层和散射区域，该散射区域具有多个散射结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】使用具有散射区域的光纤链路进行量子通信的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2018年2月19日提交的美国申请序列No.62/632,137的优先权权益，该申请的内容被本文所依赖并通过引用整体并入本文，如同在下文充分阐述的。
技术介绍
本公开涉及量子通信系统以及使用这些系统进行通信的方法。更具体地，本公开涉及包括具有散射区域的光纤链路的量子通信系统。
技术实现思路
根据本公开的主题，一种量子通信系统包括多光子纠缠发生器、多个光子检测器单元和多个光纤链路。该多个光子检测器单元包括第一光子检测器单元和第二光子检测器单元。该多光子纠缠发生器在结构上被配置为输出多于两个纠缠光子。该多个光纤链路包括第一光纤链路，该第一光纤链路光学地耦合到该多光子纠缠发生器并且设置在该多光子纠缠发生器和该第一光子检测器单元之间。该多个光纤链路包括第二光纤链路，该第二光纤链路光学地耦合到该多光子纠缠发生器并且设置在该多光子纠缠发生器和该第二光子检测器单元之间。此外，该多个光纤链路中的至少一个具有芯、包层和散射区域，该散射区域具有多个散射结构。<br>根据本公开的一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子通信系统，包括多光子纠缠发生器、多个光子检测器单元和多个光纤链路，其中/n所述多个光子检测器单元包括第一光子检测器单元和第二光子检测器单元；/n所述多光子纠缠发生器在结构上被配置为输出多于两个纠缠光子；/n所述多个光纤链路包括第一光纤链路，所述第一光纤链路光学地耦合到所述多光子纠缠发生器并且设置在所述多光子纠缠发生器和所述第一光子检测器单元之间；/n所述多个光纤链路包括第二光纤链路，所述第二光纤链路光学地耦合到所述多光子纠缠发生器并且设置在所述多光子纠缠发生器和所述第二光子检测器单元之间；并且/n所述多个光纤链路中的至少一个包括芯、包层和散射区域，所述散射区域包括多个散射结构。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180219 US 62/632,1371.一种量子通信系统，包括多光子纠缠发生器、多个光子检测器单元和多个光纤链路，其中
所述多个光子检测器单元包括第一光子检测器单元和第二光子检测器单元；
所述多光子纠缠发生器在结构上被配置为输出多于两个纠缠光子；
所述多个光纤链路包括第一光纤链路，所述第一光纤链路光学地耦合到所述多光子纠缠发生器并且设置在所述多光子纠缠发生器和所述第一光子检测器单元之间；
所述多个光纤链路包括第二光纤链路，所述第二光纤链路光学地耦合到所述多光子纠缠发生器并且设置在所述多光子纠缠发生器和所述第二光子检测器单元之间；并且
所述多个光纤链路中的至少一个包括芯、包层和散射区域，所述散射区域包括多个散射结构。


2.如权利要求1所述的量子通信系统，其特征在于，所述散射区域与芯-包层界面径向地间隔开。


3.如权利要求2所述的量子通信系统，其特征在于，所述散射区域和所述芯-包层界面之间的径向间隔距离为约10μm或更大。


4.如权利要求2所述的量子通信系统，其特征在于，所述散射区域设置在所述包层中。


5.如权利要求2所述的量子通信系统，其特征在于，所述散射区域设置在围绕所述包层和所述芯的涂层中。


6.根据前述权利要求中任一项所述的量子通信系统，其特征在于，所述多个散射结构包括二氧化硅、氧化铝、氧化锆、二氧化钛、氧化铈、氧化锡、过氧化锌、氧化锑或其组合。


7.如权利要求1-5中任一项所述的量子通信系统，其特征在于，所述多个散射结构包括气体填充空隙。


8.如权利要求7所述的量子通信系统，其特征在于，所述气体填充空隙包括SO2、Kr、Ar、CO2、N2、O2或其组合。


9.根据前述权利要求中任一项所述的量子通信系统，其特征在于，所述多个散射结构中的每一个的横截面尺寸为从约20nm到约5000nm。


10.根据前述权利要求中任一项所述的量子通信系统，其特征在于，所述散射区域的填充分数为从约0.5％到约20％。


11.根据前述权利要求中任一项所述的量子通信系统，其特征在于，所述多光子纠缠发生器在结构上被配置为同时输出多于两个纠缠光子。


12.根据权利要求1-10中任一项所述的量子通信系统，其特征在于，所述多光子纠缠发生器在结构上被配置为输出两对或更多对纠缠光子。


13.如权利要求12所述的量子通信系统，其特征在于，所述多光子纠缠发生器光学地耦合到所述第一光纤链路和所述第二光纤链路，使得所述多光子纠缠发生器将第一纠缠光子对输出到所述第一光纤链路中并且将第二纠缠光子对输出到所述第二光纤链路中。


14.如权利要求1-10中任一项所述的量子通信系统，其特征在于，所述多光子纠缠发生器包括两个或更多个参数下转换发生器。


15.如权利要求14所述的量子通信系统，其特征在于：
所述多光子纠缠发生器进一步包括纠缠光学器件、路径分离器和纠缠检测器；并且
所述纠缠光学器件包括光学地耦合到第一参数下转换发生器和所述纠缠检测器并在所述第一参数下转换发生器和所述纠缠检测器之间延伸的第一纠缠路径，和光学地耦合到第二参数下转换发生器和所述路径分离器并在所述第二参数下转换发生器和所述路径分离器之间延伸的第二纠缠路径。


16.如权利要求15所述的量子通信系统，其特征在于，所述纠缠光学器件进一步包括分束器，所述分束器被定位成使得每一个纠缠路径横穿所述分束器；并且
所述纠缠光学器件在结构上被配置为在由所述参数下转换发生器输出的每一个光子纠缠对同时横穿所述分束器时使每一个光子纠缠对纠缠。


17.如权利要求15所述的量子通信系统，其特征在于，所述路径分离器在结构上被配置为将两个或更多个纠缠光子引导到所述第一光纤链路中，并且将两个或更多个纠缠光子引导到所述第二光纤链路中。


18.如权利要求14所述的量子通信系统，其特征在于，每一个参数下转换发生器包括激光源和非线性晶体。


19.根据前述权利要求中任一项所述的量子通信系统，其特征在于，所述多个光子检测器单元中的至少一个包括一个或多个单光子检测器。


20.如权利要求19所述的量子通信系统，其特征在于，所述单光子检测器包括超导纳米线单光子检测器、碳纳米线检测器或低噪声光电二极管。


21.一种量子通信系统，包括：
第一光子检测器单元和第二检测器单元；以及
两个光子纠缠链，各自在所述第一光子检测器单元和所述第二光子检测器单元之间延伸并且各自包括：
第一端和第二端；
第一端接量子存储器，所述第一端接量子存储器位于所述第一端处，以及第二端接量子存储器，所述第二端接量子存储器位于所述第二端处；
起始多光子纠缠发生器、第一中间多光子纠缠发生器和第二中间多光子纠缠发生器；
第一中间量子中继器，所述第一中间量子中继器设置在所述第一中间多光子纠缠发生器和所述起始多光子纠缠发生器之间；
第二中间量子中继器，所述第二中间量子中继器设置在所述第二中间多光子纠缠发生器和所述起始多光子纠缠发生器之间；
第一光纤链路，所述第一光纤链路设置在所述第一中间量子中继器和所述第一中间多光子纠缠发生器之间并且光学地耦合到所述第一中间量子中继器和所述第一中间多光子纠缠发生器；
第二光纤链路，所述第二光纤链路设置在所述第一中间量子中继器和所述起始多光子纠缠发生器之间并且光学地耦合到所述第一中间量子中继器和所述起始多光子纠缠发生器；
第三光纤链路，所述第三光纤链路设置在所述第二中间量子中继器和所述第二中间多光子纠缠发生器之间并且光学地耦合到所述第二中间量子中继器和所述第二中间多光子纠缠发生器；
第四光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明军，D·A·诺兰，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US