[發明專利]探測器層析儀及量子層析方法

有效

• 申請號: 201810340914.0
• 申請日: 2018-04-17
• 公開（公告）號: CN108844642B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 馬雄峰;曾培
• 申請（專利權）人: 圖靈人工智能研究院（南京）有限公司
• 主分類號: G01J11/00
• 分類號: G01J11/00;H01L21/66
• 代理公司: 上海巔石知識產權代理事務所(普通合伙) 31309
• 代理人: 王再朝;高磊

1.一種探測器層析設備，用于對光子探測器進行層析，其特征在于，包括：

強光連續波模式激光器，用于產生一束相干光；

強度調制模塊，與所述光子探測器相耦合，用于將所述相干光進行衰減調制到單光子量級的強度，并在受控時傳輸不同強度的單光子量級的相干光給所述光子探測器；

數據分析模塊，連接所述光子探測器及所述強度調制模塊，用于接收并記錄所述光子探測器對每一強度值的相干光的響應頻率，并通過數據分析獲得不同測量算子的元素的可能取值范圍；其中，所述數據分析模塊包括線性規劃單元，用于依據所述響應頻率為約束條件進行線性規劃計算以獲得不同測量算子的元素的可能取值范圍；以及

控制模塊，用于控制所述強度調制模塊傳輸不同強度的單光子量級的相干光給所述光子探測器。

2.根據權利要求1所述的探測器層析設備，其特征在于，所述強度調制模塊為光強度調制器。

3.根據權利要求1所述的探測器層析設備，其特征在于，所述數據分析模塊包括控制單元，用于控制所述強度調制模塊傳輸不同強度的單光子量級的相干光給所述光子探測器。

4.根據權利要求1所述的探測器層析設備，其特征在于，所述數據分析模塊包括線性規劃單元，用于依據所述響應頻率為約束條件進行線性規劃計算以獲得不同測量算子的元素的可能取值范圍：

控制所述強度調制模塊調制的出射相干光的強度μ_i；

記錄每一個強度值μ_i，其中，i＝1～I的響應的統計情況；

在收集了不同的相干光強度μ_i下的響應情況后，通過線性規劃的方法，將響應頻率作為約束條件，求解不同測量算子的元素的可能取值范圍。

5.根據權利要求4所述的探測器層析設備，其特征在于，所述線性規劃單元依據所述響應頻率為約束條件進行線性規劃計算以獲得不同測量算子的元素的可能取值范圍的過程具體為：

設定一個M個輸出的探測器的測量算子{Π⁽⁰⁾，Π⁽¹⁾，...，I^(M-1}表示為：

其中，{|l}為光子數態基矢，為第m個測量算子對于l光子輸入時的響應概率，其取值范圍為0-L；L為截斷常數；

則所述線性規劃計算過程如下：

s.t. 0≤Y_l^(m)≤1；

其中，n表示第n個測量算子；k表示k光子狀態下的響應概率；表示為第n個測量算子對于k光子輸入時的響應概率；表示為響應頻率；μ_i表示為i光子的強度值，i＝1～I。

6.根據權利要求1所述的探測器層析設備，其特征在于，所述數據分析模塊包括極大似然估計單元，用以利用極大似然估計獲得各測量算子的結果。

7.根據權利要求1所述的探測器層析設備，其特征在于，所述強度調制模塊包括FPGA處理器。

8.一種探測器層析方法，其特征在于，包括以下步驟：

由一激光器產生一束相干光，所述激光器為連續波強光激光器；

提供一強度調制模塊以將所述相干光進行衰減調制到單光子量級的強度傳輸給一光子探測器；

令所述強度調制模塊出射不同強度的單光子量級的相干光傳輸給所述光子探測器；

接收并記錄所述光子探測器對每一強度值的相干光的響應頻率，并通過數據分析獲得不同測量算子的元素的可能取值范圍；其中，所述通過數據分析獲得不同測量算子的元素的可能取值范圍的步驟為以所述響應頻率為約束條件進行線性規劃計算以獲得不同測量算子的元素的可能取值范圍。

9.根據權利要求8所述的探測器層析方法，其特征在于，所述強度調制模塊為光強度調制器。