[發明專利]一種短波長糾纏態光場的產生方法和裝置

在審

• 申請號: 201810535510.7
• 申請日: 2018-05-30
• 公開（公告）號: CN108828872A
• 公開（公告）日: 2018-11-16
• 發明（設計）人: 楊榮國;張超霞;張靜
• 申請（專利權）人: 山西大學
• 主分類號: G02F1/37
• 分類號: G02F1/37
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳;趙江艷

本發明屬于量子通信領域，具體涉及一種短波長糾纏態光場的產生方法和裝置。該方法包括：將頻率為ω₀的泵浦光垂直入射到OPO腔內，經過OPO腔發生參量下轉換，在OPO腔內產生并輸出頻率分別為ω₁和ω₂的孿生光子對a₁和a₂；使OPO腔內產生的頻率分別為ω₁和ω₂的孿生光子對a₁和a₂作為泵浦場分別垂直入射到第一SHG倍頻腔和第二SHG倍頻腔；孿生光子對a₁和a₂分別在第一SHG倍頻腔和第二SHG倍頻腔內進行倍頻，分別產生并輸出頻率為2ω₁和2ω₂的光子對a₅和a₆，所述a₅和a₆即為短波長糾纏態光場。本發明可以產生短波長的糾纏態，可以廣泛應用于量子通信領域。

技術領域

本發明屬于量子通信領域，具體涉及一種短波長糾纏態光場的產生方法和裝置。

背景技術

短波長光場能實現窄波束，在目標跟蹤和識別提供極高的精度和良好的分辨力，能提高探測精度和跟蹤能力，不出現嚴重的雜波干擾，因此短波信道有很好的應用前景。量子糾纏態光場是進行量子精密測量和量子信息研究的重要資源，在許多量子信息領域都有廣泛的應用，如量子密鑰分發、量子通信網絡，量子密碼通信，量子隱形傳態和量子計算等方面都有十分重要的價值。目前產生糾纏態光場的實驗方案大都是單個頻率處的，或者研究的是多組份多色的糾纏，是一種多光學頻率的糾纏光場，即利用分束器耦合、級聯過程、串聯，并聯光學腔的辦法通過光學參量過程實現三至八組份糾纏。我們設計了一種產生兩組份糾纏光場的方法，光學參量下轉換是一個高頻光子轉換為兩個低頻光子的過程，產生的兩個光子成為孿生光子對，具有較強的關聯性，再經過倍頻腔后這樣可以得到糾纏態光場。我們在理論上分析和制備了短波長空間分離連續變量兩組份糾纏光場。光學參量放大器是制備非經典光場的成熟器件之一。最后利用兩組份糾纏光場不可分判據，驗證它們的量子關聯特性。短波信道以其獨有的量子特性多通道、高效性、信道容量高等特點，我們相信兩組份糾纏光場的研究將會是短波信道中最重要的“資源”之一。

發明內容

本發明克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題為：提供一種短波長糾纏態光場的產生方法和裝置。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種短波長糾纏態光場的產生方法，包括以下步驟：

S1、將頻率為ω₀的泵浦光垂直入射到OPO腔內，經過OPO腔內的非線性晶體發生參量下轉換，在OPO腔內產生并輸出頻率分別為ω₁和ω₂的孿生光子對a₁和a₂；其中，ω₀＝ω₁+ω₂

S2、使OPO腔內產生的頻率分別為ω₁和ω₂的孿生光子對a₁和a₂分別垂直入射到第一SHG倍頻腔和第二SHG倍頻腔，作為第一SHG倍頻腔和第二SHG倍頻腔的泵浦場；

S3、孿生光子對a₁和a₂分別在第一SHG倍頻腔內的第一倍頻晶體和第二SHG倍頻腔的第二倍頻晶體的倍頻作用下，分別產生并輸出頻率為2ω₁和2ω₂的光子對a₅和a₆，所述a₅和a₆即為短波長糾纏態光場。