[發(fā)明專利]一種基于銣蒸汽中四波混頻過(guò)程的多模量子光源實(shí)現(xiàn)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510511300.0
• 申請(qǐng)日: 2015-08-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105116663A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 荊杰泰;馮景亮;秦忠忠;米凱爾·科洛博夫
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華東師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G02F1/35
• 分類號(hào): G02F1/35
• 代理公司: 上海麥其知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31257
• 代理人: 董紅曼

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于量子信息過(guò)程領(lǐng)域，特別涉及一種基于銣蒸汽中四波混頻過(guò)程的多模量子光源實(shí)現(xiàn)裝置。

背景技術(shù)

多組份量子態(tài)在量子光學(xué)和量子信息過(guò)程中有重要的作用。因此，許多小組一直都在努力實(shí)現(xiàn)多組份量子態(tài)，并且取得了一定的成就。實(shí)現(xiàn)連續(xù)變量多組份量子態(tài)的傳統(tǒng)方法是用從光學(xué)參量振蕩器中產(chǎn)生的單模壓縮光束和多個(gè)分束鏡來(lái)產(chǎn)生連續(xù)變量量子網(wǎng)絡(luò)。這種產(chǎn)生連續(xù)變量多組份態(tài)的方法缺乏可擴(kuò)展性，因?yàn)殡S著量子模數(shù)的增加實(shí)驗(yàn)裝置會(huì)變得非常復(fù)雜。為了克服這一問(wèn)題，一些小組提出用單個(gè)的多模非線性過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)變量多組份量子態(tài)，比如通過(guò)利用單個(gè)光束的不同空間區(qū)域，多個(gè)縱向或者時(shí)域模式來(lái)獲得多組份量子態(tài)。最近，幾個(gè)小組在頻域和時(shí)域方面實(shí)現(xiàn)了超大尺度的量子網(wǎng)絡(luò)。然而，還沒(méi)有小組利用空間自由度來(lái)實(shí)現(xiàn)超大尺度量子態(tài)。

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法利用空間自由度實(shí)現(xiàn)超大尺度量子態(tài)的技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提出了一種基于銣蒸汽中四波混頻過(guò)程的多模量子光源實(shí)現(xiàn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種基于銣蒸汽中四波混頻過(guò)程的多模量子光源實(shí)現(xiàn)裝置，鈦寶石激光器發(fā)出的激光依次經(jīng)過(guò)1/2波片和極化分束器后分為第一激光束和第二激光束；所述第一激光束依次射入聲光調(diào)制器和1/4波片后依次反射回所述聲光調(diào)制器，經(jīng)過(guò)單模光纖轉(zhuǎn)變?yōu)楦咚构馐商结樄猓鎏结樄馍淙敫裉m激光棱鏡并反射至銣池中；所述第二激光束依次通過(guò)單模光纖、1/2波片、極化分束器、1/4波片和圓錐棱鏡產(chǎn)生泵浦光，所述泵浦光依次反射回所述極化分束器，所述泵浦光被所述極化分束器依次反射到所述格蘭激光棱鏡中，所述泵浦光透過(guò)所述格蘭激光棱鏡射入所述銣池；所述探針光和所述泵浦光在所述銣池中發(fā)生四波混頻反應(yīng)產(chǎn)生共軛光；所述探針光、泵浦光和所述共軛光透過(guò)1/2波片進(jìn)入格蘭湯姆森棱鏡中，所述泵浦光被所述格蘭湯姆森棱鏡消除，所述探針光從打孔反射鏡中透過(guò)，所述共軛光被所述打孔反射鏡反射，所述探針光和所述共軛光分別輸入不同的探測(cè)器，所述探測(cè)器輸出的電信號(hào)經(jīng)過(guò)減法器后連接至頻譜分析儀，測(cè)得所述探針光與所述共軛光相減之后的信號(hào)低于標(biāo)準(zhǔn)量子極限，實(shí)現(xiàn)利用空間自由度產(chǎn)生超大尺度多模量子態(tài)。

本發(fā)明所述的基于銣蒸汽中四波混頻過(guò)程的多模量子光源實(shí)現(xiàn)裝置中，經(jīng)所述圓錐棱鏡產(chǎn)生的泵浦光在四波混頻過(guò)程中獲得了最高壓縮度為-2.4dB的強(qiáng)度差壓縮。

本發(fā)明所述的基于銣蒸汽中四波混頻過(guò)程的多模量子光源實(shí)現(xiàn)裝置中，所述聲光調(diào)制器與射頻信號(hào)發(fā)生器及放大器連接，所述射頻信號(hào)發(fā)生器及所述放大器驅(qū)動(dòng)所述聲光調(diào)制器將所述第一激光束的頻率單次頻移1.521GHz。

本發(fā)明所述的基于銣蒸汽中四波混頻過(guò)程的多模量子光源實(shí)現(xiàn)裝置中，所述泵浦光與所述探針光的輻射角為8.5mrad。

本發(fā)明所述的基于銣蒸汽中四波混頻過(guò)程的多模量子光源實(shí)現(xiàn)裝置中，所述銣池的長(zhǎng)度為12.5毫米，發(fā)生四波混頻時(shí)的溫度被加熱至124攝氏度。

本發(fā)明所述的基于銣蒸汽中四波混頻過(guò)程的多模量子光源實(shí)現(xiàn)裝置中，所述格蘭湯姆森棱鏡的反射處設(shè)有光束收集器，用于收集未消除的剩余泵浦光。

本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明利用錐形輻射光束作為泵浦光利用⁸⁵Rb原子雙“∧”能級(jí)結(jié)構(gòu)的非簡(jiǎn)并四波混頻過(guò)程產(chǎn)生的單個(gè)高斯光束和一個(gè)錐形輻射光束之間具有量子關(guān)聯(lián),并且在實(shí)驗(yàn)上獲得了-2.4dB的強(qiáng)度差壓縮度。

本發(fā)明利用⁸⁵Rb原子雙“∧”能級(jí)結(jié)構(gòu)的非簡(jiǎn)并四波混頻過(guò)程產(chǎn)生單個(gè)高斯光束和一個(gè)錐形輻射光束之間具有量子關(guān)聯(lián)，這兩束光的強(qiáng)度差噪聲低于標(biāo)準(zhǔn)量子極限。將泵浦光頻率設(shè)定至⁸⁵Rb原子D1線(5S_1/2→5P_1/2,795nm)藍(lán)失諧1.4GHz處，遠(yuǎn)離⁸⁵Rb原子的多普勒展寬，可以有效避免泵浦光自發(fā)輻射對(duì)探測(cè)結(jié)果的影響。本發(fā)明由于具有實(shí)驗(yàn)裝置緊湊型、非相敏、易于擴(kuò)展等特性，在量子信息和量子成像方面具有潛在的利用價(jià)值。

附圖說(shuō)明

圖1是具體實(shí)施例中基于銣蒸汽中四波混頻過(guò)程的多模量子光源實(shí)現(xiàn)裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖2是⁸⁵Rb原子雙“∧”結(jié)構(gòu)及非簡(jiǎn)并四波混頻過(guò)程。

具體實(shí)施方式

結(jié)合以下具體實(shí)施例和附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。實(shí)施本發(fā)明的過(guò)程、條件、實(shí)驗(yàn)方法等，除以下專門(mén)提及的內(nèi)容之外，均為本領(lǐng)域的普遍知識(shí)和公知常識(shí)，本發(fā)明沒(méi)有特別限制內(nèi)容。