[發明專利]包括摻雜的多晶陶瓷光學器件的量子存儲器系統和量子中繼器系統及其制造方法

有效

• 申請號: 201780042701.3
• 申請日: 2017-05-12
• 公開（公告）號: CN109415201B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: J·A·布朗;T·D·凱查姆;D·A·諾蘭;W·塞鈉拉特納;J·楊;H·張
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: C04B35/486
• 分類號: C04B35/486
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 姬利永;錢慰民

1.一種量子存儲器系統，包括摻雜的多晶陶瓷光學器件、磁場生成單元、存儲光子生成器和一個或多個泵浦激光器，其中：

當所述磁場生成單元生成磁場時，所述摻雜的多晶陶瓷光學器件定位于所述磁場生成單元的磁場內；

所述一個或多個泵浦激光器光學地耦合到所述摻雜的多晶陶瓷光學器件；以及

所述摻雜的多晶陶瓷光學器件摻雜有稀土元素摻雜劑，所述稀土元素摻雜劑均勻地分布在所述摻雜的多晶陶瓷光學器件的晶格內；

所述存儲光子生成器光學地耦合到所述摻雜的多晶陶瓷光學器件，并且在結構上被配置用于輸出糾纏存儲光子對，所述糾纏存儲光子對包括與第二糾纏存儲光子糾纏的第一糾纏存儲光子。

2.根據權利要求1所述的量子存儲器系統，其中所述一個或多個泵浦激光器被配置為照射所述摻雜的多晶陶瓷光學器件并且在所述摻雜的多晶陶瓷光學器件的所述稀土元素摻雜劑內生成成形的光譜結構。

3.根據權利要求2所述的量子存儲器系統，其中所述稀土元素摻雜劑被配置為當(i)存儲光子將所述稀土元素摻雜劑的成形的光譜結構的疊加從第一分裂基態轉移到激發能態，以及(ii)在接收到由所述一個或多個泵浦激光器輸出的第一泵浦脈沖時，所述第一泵浦脈沖將所述稀土元素摻雜劑的成形的光譜結構的疊加從所述激發能態轉移到第二分裂基態時，吸收橫穿所述摻雜的多晶陶瓷光學器件的存儲光子；以及

所述稀土元素摻雜劑被配置成當(i)在接收到由所述一個或多個泵浦激光器輸出的第二泵浦脈沖時，所述稀土元素摻雜劑的成形的光譜結構的疊加從所述第二分裂基態轉移到所述激發能態時，以及(ii)所述稀土元素摻雜劑的成形的光譜結構的疊加在延遲時段之后自動地釋放所述存儲光子，使得所述存儲光子離開所述摻雜的多晶陶瓷光學器件時，釋放所述存儲光子。

4.根據權利要求1所述的量子存儲器系統，其中所述摻雜的多晶陶瓷光學器件包括氧化釔、氧化鋯或其組合。

5.根據權利要求1所述的量子存儲器系統，其中所述摻雜的多晶陶瓷光學器件是無空隙的。

6.根據權利要求1所述的量子存儲器系統，其中：

所述摻雜的多晶陶瓷光學器件包括摻雜的多晶陶瓷光波導，所述摻雜的多晶陶瓷光波導具有多晶陶瓷芯和圍繞所述多晶陶瓷芯的包層；

所述包層包括低于所述多晶陶瓷芯的折射率的折射率；并且

所述摻雜的多晶陶瓷光波導的所述多晶陶瓷芯摻雜有均勻地分布在所述多晶陶瓷芯的晶格內的稀土元素摻雜劑。

7.根據權利要求1所述的量子存儲器系統，其中所述稀土元素摻雜劑包括鉺、銩、鐠或其組合。

8.根據權利要求1所述的量子存儲器系統，其中所述稀土元素摻雜劑包括所述摻雜的多晶陶瓷光學器件的總分子量的0.05％至0.15％之間。

9.根據權利要求1所述的量子存儲器系統，其中所述一個或多個泵浦激光器包括光學地耦合到所述摻雜的多晶陶瓷光學器件的第一端的第一泵浦激光器和光學地耦合到所述摻雜的多晶陶瓷光學器件的第二端的第二泵浦激光器。

10.根據權利要求1所述的量子存儲器系統，還包括光學循環器，所述光學循環器光學地耦合到所述摻雜的多晶陶瓷光學器件的第一端，其中：

所述光學循環器包括第一光學端口、第二光學端口和第三光學端口；

所述光學循環器定位于存儲光子生成器和所述摻雜的多晶陶瓷光學器件的第一端之間，使得所述光學循環器的第一光學端口光學地耦合到所述存儲光子生成器，并且所述第二光學端口光學地耦合到所述摻雜的多晶陶瓷光學器件的第一端；

所述光學循環器定位于所述一個或多個泵浦激光器中的至少一個與所述摻雜的多晶陶瓷光學器件的第一端之間，使得所述光學循環器的第一光學端口光學地耦合到所述一個或多個泵浦激光器中的至少一個并且所述第二光學端口光學地耦合到所述摻雜的多晶陶瓷光學器件的第一端；并且

所述光學循環器的第三光學端口光學地耦合到波分復用器。