【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种利用原子的四波混频产生纠缠实现量子照射提升目标分辨率的系统，属于量子精密测量领域。
技术介绍
1、量子雷达是一种利用量子物理现象，通过电磁波在微观层面进行调制检测和处理，实现目标探测、感知目标状态以及获取目标信息的新型探测手段。它是除量子通信和量子计算外，人们在量子信息
最为关注的三大应用之一。目前，基于量子雷达的研究主要集中在单光子为基础的量子雷达、纠缠光子量子雷达以及微波频段的量子雷达。
2、量子纠缠反映了量子体系中子系统之间的相关性与不可分性。在量子力学中，由两个或两个以上的子系统,如a和b,构成的量子体系，如果其态矢量可以写成子系统直积的形式，即定义这样的量子体系为直积态，如果其态矢量不能写成子系统直积的形式，即定义这样的量子体系称之为纠缠，其中子系统a和b则是相互纠缠的，不可分的，即使它们空间分离，对a的观察也必然会影响b的测量结果。量子纠缠在对信息的编码、传输、处理等方面具有极大的优势，因此对光场的量子纠缠的研究具有深远意义。
3、基于纠缠的量子雷达的发展是从2008年麻省理工科学家s.lloyd首次提出了量子远程探测系统模型—量子照射雷达开始的。该系统利用纠缠光子对，将一个光子发射到目标上，另一个光子保留在接收机中，如果信号光子被目标发射回来，通过纠缠关联测量可以检测出目标信息。相对于经典电磁波，该技术即使在大噪声和强损耗环境中，仍然可以显著提高目标检测与成像能力。对于采用m比特纠缠的量子照射可以获得比非纠缠探测情况下高2m倍的信噪比。同时，即使噪声和损耗使得接收机处
4、基于纠缠的量子雷达不仅能够探测隐身目标、行星防御等，利用量子的纠缠特性，还可以用于量子精密测量等领域。利用量子效应来处理测量和分辨过程，以达到精度、效率或者实施过程简化方面的增强。量子精密测量技术利用光场的非经典特性来超越干涉参数估计的经典极限，量子计量增强是利用量子探针来检测物理性质，其分辨率超过了经典测量的范围。
5、根据产生量子纠缠的量子系统的本征态具有分离谱还是连续谱，量子纠缠可以分为两大类：分离变量纠缠和连续变量纠缠。如存在于电子之间的自旋纠缠，单光子之间的偏振纠缠、动量纠缠、能量-时间纠缠等，都属于分离变量纠缠的范畴。这种纠缠具有对损耗不敏感等特点，可用于完成高保真度的量子通信。而光场的正交分量之间的纠缠，粒子的位置动量之间的纠缠等，属于连续变量纠缠。这种纠缠具有探测效率高，大的频率带宽，且产生的态是无条件和确定性的等特点。近年来，连续变量光源引起了广泛的重视，连续变量包含相干态、压缩态和纠缠态。压缩光和纠缠光是典型的非经典光场，它们是量子信息、精密测量、量子传感、量子成像的核心资源，尤其是直接探测引力波成功的更加凸显了发展超低噪声光源的必要性和紧迫性。
6、连续变量应用于自由空间目标探测以及精密测量的过程中，大气损耗或者大气湍流会引入振幅以及相位起伏，从而造成信道模光斑畸形。当使用平衡零拍探测技术进行探测时，由于信道模光斑畸形，严重影响与本地光之间的模式匹配效率，导致差的探测效率。
技术实现思路
1、本专利技术技术要解决的问题是：克服现有技术的不足，提供一种利用原子的四波混频产生纠缠实现量子照射提升目标分辨率的系统。
2、为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种利用量子照射提升目标分辨率的系统，包括偏振纠缠源系统、第一斩波器、第二斩波器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、光发射天线、光接收天线、第一探测器、第二探测器、符合测量器、衰减器；
4、偏振纠缠源系统产生偏振纠缠的两路纠缠光，第一斩波器将第一路纠缠光斩成脉冲形式，然后通过第一偏振控制器形成特定偏振的第一纠缠光，第一纠缠光通过光发射天线发射出去，第一探测器通过光接收天线对第一纠缠光信号进行探测；
5、第二斩波器将第二路纠缠光斩成脉冲形式，然后通过第二偏振控制器形成特定偏振的第二纠缠光，第二纠缠光经衰减器衰减后的闲置光供第二探测器探测；
6、第一探测器、第二探测器均将探测到的光信号发送给符合测量器，符合测量器从中检测出信号信息。
7、优选的，偏振纠缠源系统，包括激光器、三个四分之一玻片和pbs组合件、饱和吸收谱装置、eom电光调制器、etalons标准干涉具、两个发射镜、铯原子气室、分束器；
8、第一个四分之一玻片和pbs组合件对激光器产生的激光进行分光，分为p光和s光，饱和吸收谱装置接收s光，将s光锁定到原子共振跃迁线上；
9、经饱和吸收谱装置锁定后的激光通过第二个四分之一玻片和pbs组合件进行分光，分为p光和s光，p光作为泵浦光，s光经eom电光调制器产生边带后经过etalons标准干涉具滤去不必要的波长后，产生探测光；s光通过第三个四分之一玻片和pbs组合件进行分光，分光后的s光经两个反射器反射后得到相干光；分光后的p光激发后形成两束泵浦光，所述两束泵浦光和探测光以特定的角度入射铯原子气室，产生epr纠缠的共轭光，形成双λ四波混频机制，epr纠缠光与相干光通过分束器耦合产生水平偏振的epr纠缠态光场，共同作为信道模，形成偏振纠缠的两路纠缠光。
10、优选的，所述原子共振跃迁线远失谐于133cs原子d2线的某条超精细跃迁线，该跃迁线满足6s1/2f＝3—6p3/2f′＝4，其中6s1/2f＝3表示133cs原子的一个基态，6p3/2f′＝4表示133cs原子的一个激发态。
11、优选的，所述探测光远失谐于6s1/2f＝4—6p3/2f′＝4，其中6s1/2f＝4表示133cs原子的一个基态，6p3/2f′＝4表示133cs原子的一个激发态。
12、优选的，饱和吸收谱装置为铯原子852nm饱和吸收谱装置，激光器发出的激光波长为852nm。
13、优选的，第一偏振控制器、第二偏振控制器采用多种偏振态形成特定偏振的纠缠光。
14、优选的，光发射天线，把特定偏振的第一纠缠光发射出去，然后经目标发射后，通过光接收天线接受到信号，通过信号的发射与接收实现目标的探测与识别。
15、优选的，第一探测器、第二探测器均为852nm雪崩光电探测器。
16、本专利技术与现有技术相比的优点在于：
17、本专利技术创新性的提出利用连续变量四波混频纠缠源的偏振特性来提高目标的距离检测灵敏度；提出利用连续变量纠缠态光场的偏振特性来提高目标的检测灵敏度。利于纠缠态量子照射的小型化与产业化，促进全球化量子精密测量的实现。
18、本专利技术公开了一种利用原子四波混频产生纠缠来本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种利用量子照射提升目标分辨率的系统，其特征在于：包括偏振纠缠源系统(1)、第一斩波器(2)、第二斩波器(3)、第一偏振控制器(4)、第二偏振控制器(5)、光发射天线(6)、光接收天线(7)、第一探测器(8)、第二探测器(9)、符合测量器(10)、衰减器(11)；
2.根据权利要求1所述的一种利用量子照射提升目标分辨率的系统，其特征在于：偏振纠缠源系统(1)，包括激光器、三个四分之一玻片和PBS组合件、饱和吸收谱装置、EOM电光调制器、Etalons标准干涉具、两个发射镜、铯原子气室、分束器；
3.根据权利要求2所述的一种利用量子照射提升目标分辨率的系统，其特征在于：所述原子共振跃迁线远失谐于133Cs原子D2线的某条超精细跃迁线，该跃迁线满足6S1/2F＝3—6P3/2F′＝4，其中6S1/2F＝3表示133Cs原子的一个基态，6P3/2F′＝4表示133Cs原子的一个激发态。
4.根据权利要求2所述的一种利用量子照射提升目标分辨率的系统，其特征在于：所述探测光远失谐于6S1/2F＝4—6P3/2F′＝4，其中6S1/2F＝4表示133C
5.根据权利要求2所述的一种利用量子照射提升目标分辨率的系统，其特征在于：饱和吸收谱装置为铯原子852nm饱和吸收谱装置，激光器发出的激光波长为852nm。
6.根据权利要求1所述的一种利用量子照射提升目标分辨率的系统，其特征在于：第一偏振控制器(4)、第二偏振控制器(5)采用多种偏振态形成特定偏振的纠缠光。
7.根据权利要求1所述的一种利用量子照射提升目标分辨率的系统，其特征在于：光发射天线(6)，把特定偏振的第一纠缠光发射出去，然后经目标发射后，通过光接收天线(7)接受到信号，通过信号的发射与接收实现目标的探测与识别。
8.根据权利要求1所述的一种利用量子照射提升目标分辨率的系统，其特征在于：第一探测器(8)、第二探测器(9)均为852nm雪崩光电探测器。
...【技术特征摘要】
1.一种利用量子照射提升目标分辨率的系统，其特征在于：包括偏振纠缠源系统(1)、第一斩波器(2)、第二斩波器(3)、第一偏振控制器(4)、第二偏振控制器(5)、光发射天线(6)、光接收天线(7)、第一探测器(8)、第二探测器(9)、符合测量器(10)、衰减器(11)；
2.根据权利要求1所述的一种利用量子照射提升目标分辨率的系统，其特征在于：偏振纠缠源系统(1)，包括激光器、三个四分之一玻片和pbs组合件、饱和吸收谱装置、eom电光调制器、etalons标准干涉具、两个发射镜、铯原子气室、分束器；
3.根据权利要求2所述的一种利用量子照射提升目标分辨率的系统，其特征在于：所述原子共振跃迁线远失谐于133cs原子d2线的某条超精细跃迁线，该跃迁线满足6s1/2f＝3—6p3/2f′＝4，其中6s1/2f＝3表示133cs原子的一个基态，6p3/2f′＝4表示133cs原子的一个激发态。
4.根据权利要求2所述的一种利用量子照射提升目标分辨率的系...
【专利技术属性】
技术研发人员：刁文婷，蔡春晓，杨文海，冯付攀，段崇棣，
申请(专利权)人：西安空间无线电技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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