【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子纠缠，尤其涉及一种小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统及方法。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、目前，国内量子信息科学的本科教育处于起步阶段，作为量子力学的基础实验，各高校的量子纠缠课程还处于理论学习阶段，量子纠缠实验教学不成熟，缺少相应的专业设备。为了更好的进行量子信息科学的教学和人才培养，吸引更多的人才进行量子力学的研究，急需研制相应的量子信息科学教学设备。此外少有的光量子纠缠实验也大多是在专业光学平台上完成，存在着涉及元器件较多，成本高、实验环境要求过高、操作难度大、集成度低等缺陷，且该实验光路调整复杂，使学生调整光路时间过长、成功率过低，增加了实验教学的难度，限制了实验参与人数。
技术实现思路
1、为了解决上述
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提供一种小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统及方法，本专利技术能够将传统光量子纠缠系统集成在一整台仪器内，使学生实验过程中免去复杂的光路调节部分，仅需转动实验装置观察实验现象，更专注于纠缠本身的制备和测量；且激光器置于壳体之内，也大大提高了该实验过程中的安全性。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一个方面提供一种小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统。
4、一种小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统，包括：光量子纠缠源设备和上位机，所述光量子纠缠源设备包括沿光路依次设置的量
5、所述量子光源模块，用于将发射的激光转化为两路参量光子；
6、所述走离补偿模块，用于两路参量光子在晶体内传播时，先将两路参量光的偏振态进行转换，再使走离方向彼此相对；
7、所述偏振态检测模块包括半波片和偏振分束器，所述偏振态检测模块用于通过旋转半波片至不同角度，操纵两路参量光子的偏振态，并通过偏振分束器检测光子偏振态；
8、所述电子控制模块，用于收集两路参量光子在不同偏振态下符合计数的变化；
9、所述上位机，用于显示两路参量光子的纠缠态，并检验chsh不等式。
10、进一步地，所述量子光源模块包括沿光路依次设置的激光器、聚焦透镜和偏硼酸钡晶体。
11、进一步地，所述走离补偿模块包括两条相同的光路结构，每条光路结构包括沿光路依次设置的第一反射镜、半波片、副bbo晶体和第二反射镜。
12、更进一步地，所述两路参量光子通过两个半波片进行互相转换。
13、更进一步地，所述两路参量光子通过两个副bbo晶体使走离方向彼此相对。
14、进一步地，所述偏振态检测模块包括两条相同的光路结构，每条相同的光路结构包括沿光路依次设置的半波片、偏振分束器、滤光片和光纤耦合器。
15、更进一步地，两个所述光纤耦合器通过光纤连接电子控制模块。
16、进一步地，所述电子控制模块包括第一单光子探测器、第二单光子探测器、电压转接板和符合计数器，所述第一单光子探测器通过第一射频线连接符合计数器，第二单光子探测器通过第二射频线连接符合计数器，所述符合计数器用于记录不同偏振态下关联光子对的数量。
17、进一步地，所述纠缠演示教学系统还包括开关模块和电源模块，所述开关模块用于控制激光器、第一单光子探测器、第二单光子探测器和符合计数器的开/关，所述电源模块用于为激光器、第一单光子探测器、第二单光子探测器和符合计数器供电。
18、本专利技术的第二个方面提供一种小型化高集成度光量子纠缠演示教学方法。
19、一种小型化高集成度光量子纠缠演示教学方法，采用第一个方面所述的小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统，包括：
20、调整所有部件为初始状态，光量子纠缠源设备和上位机均接通电源；
21、通过旋转偏振态检测模块中的半波片至不同角度来操纵光子的偏振态，采用符合计数器记录不同偏振态下关联光子对的数量，验证chsh不等式。
22、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
23、(1)本专利技术将光学系统与电子学系统集成在壳体内部，进一步提高了该设备的安全性，使其更适合中学及本科阶段的教学使用。
24、(2)本专利技术将光路与符合计数系统集成为上下双层结构，并将光路固定调试完毕，使得学生在实验过程中可以省去繁琐的调整光路这一步骤，使学生仅需转动纠缠光路的波片即可观察到实验计数的变化，进一步验证chsh不等式，大大提高了实验效率，能使更多的学生参与进实验。
25、(3)本专利技术将光源内置，使得高强度激光被束缚在固定位置，大大提高了实验的安全性。
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1.一种小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统，其特征在于，包括：光量子纠缠源设备和上位机，所述光量子纠缠源设备包括沿光路依次设置的量子光源模块、走离补偿模块、偏振态检测模块和电子控制模块，所述电子控制模块连接上位机；
2.根据权利要求1所述的小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统，其特征在于，所述量子光源模块包括沿光路依次设置的激光器、聚焦透镜和偏硼酸钡晶体。
3.根据权利要求1所述的小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统，其特征在于，所述走离补偿模块包括两条相同的光路结构，每条光路结构包括沿光路依次设置的第一反射镜、半波片、副BBO晶体和第二反射镜。
4.根据权利要求3所述的小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统，其特征在于，所述两路参量光子通过两个半波片进行互相转换。
5.根据权利要求3所述的小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统，其特征在于，所述两路参量光子通过两个副BBO晶体使走离方向彼此相对。
6.根据权利要求1所述的小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统，其特征在于，所述偏振态检测模块包括两条相同的光路结构，每条相同的
7.根据权利要求6所述的小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统，其特征在于，两个所述光纤耦合器通过光纤连接电子控制模块。
8.根据权利要求1所述的小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统，其特征在于，所述电子控制模块包括第一单光子探测器、第二单光子探测器、电压转接板和符合计数器，所述第一单光子探测器通过第一射频线连接符合计数器，第二单光子探测器通过第二射频线连接符合计数器，所述符合计数器用于记录不同偏振态下关联光子对的数量。
9.根据权利要求1所述的小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统，其特征在于，所述纠缠演示教学系统还包括开关模块和电源模块，所述开关模块用于控制激光器、第一单光子探测器、第二单光子探测器和符合计数器的开/关，所述电源模块用于为激光器、第一单光子探测器、第二单光子探测器和符合计数器供电。
10.一种小型化高集成度光量子纠缠演示教学方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统，其特征在于，包括：光量子纠缠源设备和上位机，所述光量子纠缠源设备包括沿光路依次设置的量子光源模块、走离补偿模块、偏振态检测模块和电子控制模块，所述电子控制模块连接上位机；
2.根据权利要求1所述的小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统，其特征在于，所述量子光源模块包括沿光路依次设置的激光器、聚焦透镜和偏硼酸钡晶体。
3.根据权利要求1所述的小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统，其特征在于，所述走离补偿模块包括两条相同的光路结构，每条光路结构包括沿光路依次设置的第一反射镜、半波片、副bbo晶体和第二反射镜。
4.根据权利要求3所述的小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统，其特征在于，所述两路参量光子通过两个半波片进行互相转换。
5.根据权利要求3所述的小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统，其特征在于，所述两路参量光子通过两个副bbo晶体使走离方向彼此相对。
6.根据权利要求1所述的小型化高集成度光量子纠缠演示教学系统，其特征在于，所述偏振态检测模块包括两条相同的光路...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐佳敏，李坤，赵济全，吴孟艳，
申请(专利权)人：九章济南量子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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