[實用新型]一種基于SAM-path-OAM混合W態的量子隱形傳態系統

有效

• 申請號: 201822264825.0
• 申請日: 2018-12-31
• 公開（公告）號: CN209517160U
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 曾炎穎;郭邦紅
• 申請（專利權）人: 華南師范大學
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04B10/70
• 代理公司: 廣州圣理華知識產權代理有限公司 44302
• 代理人: 頓海舟;李唐明

本實用新型公開了一種基于SAM?Path?OAM混合W態的量子隱形傳態系統，系統包含Alice發送端和Bob接收端，Alice包括混合糾纏單元、糾纏交換單元、Path分析單元和SAM分析單元,Bob包括OAM分析單元。糾纏交換單元用于將所述SAM?OAM糾纏光子對、SAM?Path糾纏光子對和SAM?SAM糾纏光子對進行糾纏交換，獲得等概率且互為對稱的兩種W態，隨機選擇其中的一種W態作為量子信道；OAM分析單元用于OAM分析，Alice能利用電場調諧遠程控制Bob光子的OAM產生。本實用新型為開放式目的隱形傳態，可以構成非對稱的光量子網絡，實現可以遠程控制、高維度、可擴容且更加安全的量子隱形傳態，具有很大的應用前景。

技術領域

本實用新型屬于量子信息與量子通信領域，具體涉及一種基于SAM-Path-OAM混合W 態的量子隱形傳態系統。

背景技術

量子隱形傳態(Quantum teleportation)是一種重要的通信方式。在量子隱形傳態中，相距遙遠兩地的通信雙方共享一對糾纏粒子，其中一方將待傳輸量子態的粒子和自己手里的糾纏粒子進行Bell態測量，然后將測量的結果告知對方，對方則根據得到的信息進行相應的幺正操作。1993年，Bennett等人首次提出了量子隱形傳態的概念。1997年，Bouwmeester 等人利用糾纏光子對作為量子信道首次在試驗上取得成功，揭示了傳輸量子態，而光子本身并不被傳輸的可能性。1998年，Martini等使用Type-II型參量下轉換，產生具有相同頻率且偏振態相互正交的EPR糾纏對作為量子信道。上面兩個成功的實驗都是采用單個光子偏振態作為待傳送的量子態，但當時由于探測器對單光子的探測效率極低的原因，試驗所獲得的信噪比不高；大多數隱形傳態方案是基于單一自由度的量子糾纏，由于量子信道中的噪聲、衰減等外部條件帶來的不可避免的退相干效應，導致通信質量和探測效率低下，將影響量子態在實際遠程傳送過程中的可行性。

近年來，關于遠程調控和開放式目的隱形傳態的研究也成為量子信息領域的一個熱點， 2009年，陳理想等人提出了電可調和自旋相關的整數或非整數軌道角動量發生器；在2011 年，提出了GHZ態多自由度開放式目的隱形傳態。但由于量子態隱形傳態方案在傳輸距離、通信質量與抗干擾能力等方面仍受到極大地限制，作為一種全新的通信方式，仍無法在實際的量子通信領域中得到應用。

實用新型內容

本實用新型提出了基于SAM-Path-OAM混合W態的量子隱形傳態系統?；贠AM、線動量和SAM三個不同自由度的混合糾纏W態，可以提高通信安全性和信道容量，Bob 的OAM生成是由Alice遠程控制的，根據Carol獨立發送的另外一個光子的自旋態和光子2的線動量態，發送方Alice可以通過電場調諧，來遠程調控接收方Bob手中光子的OAM 態，且這種開放式目的隱形傳態可以構成非對稱的光量子網絡，實現可以遠程控制、高維度、可擴容且更加安全的量子隱形傳態，具有很大的應用前景。

本實用新型的目的在于為了解決以上的不足，提供了一種基于SAM-Path-OAM混合糾纏W態的量子隱形傳態系統，利用該系統可制備出具有強糾纏特性和抗比特丟失能力的偏振-線動量-軌道角動量三光子多自由度的糾纏W態光子。

一種基于SAM-Path-OAM混合W態的量子隱形傳態系統，包括：Alice端和Bob端，Alice端包括：混合糾纏單元、糾纏交換單元、Path分析單元和SAM分析單元，Bob端包括OAM分析單元；混合糾纏單元包括：SAM-OAM混合糾纏子單元、SAM-Path混合糾纏子單元和SAM-SAM混合糾纏子單元；

SAM-OAM混合糾纏子單元包括內置有第一BBO晶體，通過第一BBO晶體產生第一軌道角動量糾纏光子對，且把第一軌道角動量糾纏光子對分為第一信號光和第一閑置光，再把第一軌道角動量糾纏光子轉換為偏振-軌道角動量糾纏光子，同時把第一信號光輸出到OAM分析單元；