一种单光子量子路由器及其路由方法技术

本发明专利技术公开了一种单光子量子路由器，包括平行设置得量子通道a和量子通道b，所述量子通道a为单边有限波导，所述量子通道b为平面直波导，所述量子通道a为量子通道b之间设有两个谐振腔，所述谐振腔内嵌有两个二能级原子作为光量子路节点，二能级原子与谐振腔相互作用。该路由器首先设计在带宽频率范围进行单光子量子路由的结构方案，实空间量子化单光子路由过程，计算得到单光子在路由各输出端口被探测的概率幅，调节参数完成量子路由过程模拟，实现在带宽频率范围进行高效率地单光子量子路由。在带宽频率范围进行高效率地单光子量子路由。在带宽频率范围进行高效率地单光子量子路由。

【技术实现步骤摘要】
一种单光子量子路由器及其路由方法


[0001]本专利技术涉及量子
，具体指一种单光子量子路由器及其路由方法。

技术介绍

[0002]近年来，调控光子在波导中的传播受到越来越多的关注。实验中已经证明，波导中光子可以依据其传播方向与谐振腔进行耦合，并且将光子定向地辐射到波导中，实现光子
‑
谐振腔的手性耦合。实空间量子光波导理论能够非常直观的表述在波导中光子
‑
谐振腔耦合后单光子的透射和反射情况，为研究波导中光子
‑
谐振腔手性耦合、高效调控光子的定向传播提供强大的理论工具。通过设计光子
‑
谐振腔在波导中的手性耦合，高效地调控光子在波导结构中的传播，能够为发展固态手性量子器件和构建手性光量子路由与网络奠定基础。
[0003]量子网络是实现大规模量子通信与量子计算的基础，研究光子在波导网络结构中的传播调控具有重要的意义。量子路由器作为量子网络的基本组成结构，能过实现光子从单一路径输入，多个端口输出，最终将光子传递到量子网络的每个输出端口。对应光子频率单一是当前光量子路由本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种单光子量子路由器，其特征在于，包括平行设置得量子通道a和量子通道b，所述量子通道a为单边有限波导，所述量子通道b为平面直波导，所述量子通道a为量子通道b之间为谐振腔，所述谐振腔内嵌有两个二能级原子作为光量子路节点。2.根据权利要求1所述的单光子量子路由器，其特征在于，所述单边有限波导为入射波导，所述单边有限波导一端为封闭端，所述封闭端为反射端。3.根据权利要求1所述的单光子量子路由器，其特征在于，所述平面直波导为非入射波导。4.根据权利要求1所述的单光子量子路由器，其特征在于，所述量子通道a和量子通道b的中间位置均设有两个耦合点，分别记为耦合点x1和耦合点x2，其中一个所述二能级原子位于量子通道a和量子通道b上的耦合点x1之间，另一个所述二能级原子位于量子通道a和量子通道b上的耦合点x2之间。5.一种单光子量子路由方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、设计权利要求1
‑
4任意一项所述的单光子量子路由器；S2、应用步骤S1设计的单光子量子路由器进行实空间量子化路由；S2
‑
1、利用实空间手性量子光波导理论，给出光子在单边有限波导和平面直波导中传播所对应的实空间哈密顿量；S2
‑
2、给出光子在两波导中x1和x2位置与路由节点手性耦合的实空间哈密顿量；S2
‑
3、给出原子与谐振腔耦合的哈密顿量；原子、谐振腔自身对应的哈密顿量表示；S2
‑
4、给出截止波导边界x3＝0处对光子作用的哈密顿量；S2
‑
5、将步骤S2
‑
1至S2
‑
4得到四个哈密顿量相加组合成光量子路由过程对应的有效哈密顿量H；S2
‑
6、构建实空间量子化的哈密顿量对应的实空间、单激发且时间独立的波函数，具体表示为：φ
a
R(x)＝e
igx
[θ(x1‑
x)+t
a12
θ(x
‑
x1)θ(x2‑
x)+t
a23
θ(x
‑
x2)θ(x3‑
x)]φ
a
L(x)＝e
‑
iqx
[r2θ(x1‑
x)+r
a12
θ(x
‑
x1)θ(x2‑
x)+r
a23
θ(x
‑
x2)θ(x3‑
x)]φ
b
R(x)＝e
iqx
[t
bR2
θ(x
‑
x2)+t
b12
θ(x
‑
x1)θ(x2‑
x)]φ
b
L(x)＝e
‑
iqx
[t
bL2
θ(x1‑
x)+r
b12
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鑫，李兴敏，
申请(专利权)人：杭州电子科技大学，
类型：发明
国别省市：