[發(fā)明專利]一種波導(dǎo)組件、不等臂馬赫曾德干涉儀以及參數(shù)確定方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810342262.4
• 申請(qǐng)日: 2018-04-17
• 公開（公告）號(hào): CN110389406B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 耿巍;張超
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華為技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G02B6/12
• 分類號(hào): G02B6/12;G02B6/122;H04B10/70
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強(qiáng)

本申請(qǐng)實(shí)施例公開了一種波導(dǎo)組件、不等臂馬赫曾德干涉儀以及參數(shù)確定方法。其中，波導(dǎo)組件包括：長臂波導(dǎo)與短臂波導(dǎo)，所述長臂波導(dǎo)與所述短臂波導(dǎo)相連，所述長臂波導(dǎo)與所述短臂波導(dǎo)滿足第一預(yù)設(shè)條件，所述第一預(yù)設(shè)條件為第一乘積與第二乘積相等，所述第一乘積為所述長臂波導(dǎo)的熱光系數(shù)與所述長臂波導(dǎo)的臂長之間的乘積，所述第二乘積為所述短臂波導(dǎo)的熱光系數(shù)所述短臂波導(dǎo)的臂長之間的乘積。本申請(qǐng)?zhí)峁┑牟▽?dǎo)組件可以避免溫度改變對(duì)量子比特的編碼或解碼造成的影響。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種波導(dǎo)組件、不等臂馬赫曾德干涉儀以及參數(shù)確定方法。

背景技術(shù)

量子通信，是指在不同的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中，對(duì)量子比特(量子信息的基本計(jì)算單位)進(jìn)行傳輸、交換以及分析的技術(shù)。量子通信的主要應(yīng)用之一就是量子加密(quantumcryptography)，也稱為量子密鑰分發(fā)(quantum key distribution,QKD)。QKD的安全性基于最根本的物理定律，即量子力學(xué)定律，其為密鑰分發(fā)提供了“無條件的安全性”。

在波導(dǎo)傳輸量子比特時(shí)，可以基于不同維度對(duì)量子比特進(jìn)行編碼，比如光子的偏振，軌道角動(dòng)量，到達(dá)時(shí)間等。其中，時(shí)間編碼(time-bin encoding)受外界干擾最小，因此是目前QKD實(shí)際應(yīng)用最廣泛的一種編碼形式。通常，時(shí)間編碼使用不等臂馬赫曾德干涉儀(asymmetric mach–zehnderinterferometer，AMZI)來實(shí)現(xiàn)。具體的，單個(gè)光子在通過AMZI的入射分束器后，在量子力學(xué)的描述中，可同時(shí)走一長一短兩條路，長的路被稱為長臂，短的路被稱為短臂。光子在通過長臂和短臂之后，在出射分束器匯合，兩臂的光程差會(huì)引起光子傳播的時(shí)間差，因此，在出射端口光子處在早晚兩個(gè)時(shí)間區(qū)間的疊加態(tài)為：

其中，|0代表光子處在較早的時(shí)間區(qū)間，|1代表光子處在較晚的時(shí)間區(qū)間，θ為兩臂相位差。

使用基于集成光芯片的不等臂馬赫曾德干涉儀可提高QKD編碼和解碼的穩(wěn)定性，減少器件尺寸，并降低成本。然而在基于集成光芯片的不等臂馬赫曾德干涉儀中，光子經(jīng)歷的相位的改變與波導(dǎo)的長度和有效折射率(n_eff)相關(guān)。由于波導(dǎo)的有效折射率會(huì)隨著溫度變化而改變，因此，如果芯片發(fā)生溫度改變，長短兩路的光脈沖也會(huì)經(jīng)歷不同的相位改變，而由該溫度改變引起的相位改變會(huì)對(duì)量子比特的編碼或解碼造成影響。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)所要解決的技術(shù)問題在于，如何避免溫度改變對(duì)量子比特的編碼或解碼造成的影響。

本申請(qǐng)實(shí)施例第一方面公開了一種波導(dǎo)組件，包括：長臂波導(dǎo)與短臂波導(dǎo)，該長臂波導(dǎo)與該短臂波導(dǎo)相連；其中，該長臂波導(dǎo)與該短臂波導(dǎo)滿足第一預(yù)設(shè)條件，該第一預(yù)設(shè)條件為該長臂波導(dǎo)的熱光系數(shù)與該長臂波導(dǎo)的臂長之間的乘積，與該第二乘積為該短臂波導(dǎo)的熱光系數(shù)該短臂波導(dǎo)的臂長之間的乘積相等。

由于兩臂由溫度改變引起的相位差是根據(jù)溫度改變值、第一乘積與第二乘積之間的差值確定的。溫度改變值與相位差成正比，成正比的系數(shù)根據(jù)該第一乘積與第二乘積的差值確定。而通過實(shí)施上述第一方面的實(shí)施方式，使波導(dǎo)組件中的長臂波導(dǎo)和短臂波導(dǎo)滿足第一預(yù)設(shè)條件，也即，使第一乘積與第二乘積的差值為0，這樣，溫度差的值無論是多少，相位差也為0，從而可以避免溫度改變對(duì)相位差造成的影響，相位差就不會(huì)對(duì)量子比特的編碼或解碼造成的影響。也即，可以避免由于溫度改變對(duì)量子比特的編碼或解碼造成的影響。

作為一種可行的實(shí)施方式，該長臂波導(dǎo)與該短臂波導(dǎo)滿足第二預(yù)設(shè)條件，該第二預(yù)設(shè)條件為第一比值與第二比值之間的差值為預(yù)設(shè)時(shí)間差，該第一比值為該長臂波導(dǎo)的臂長與該長臂波導(dǎo)的群速度之間的比值，該第二比值為該短臂波導(dǎo)的臂長與該短臂波導(dǎo)的群速度之間的比值。其中，該預(yù)設(shè)時(shí)間差用于對(duì)在該波導(dǎo)組件中傳輸?shù)牧孔颖忍剡M(jìn)行時(shí)間編碼與解碼。