[發明專利]一種制備三個自由度超糾纏源的方法

有效

• 申請號: 202011319673.5
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112379558B
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 盛宇波;朱莎;周瀾;鐘偉
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;G02F1/355
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 成立珍

1.一種制備三個自由度超糾纏源的方法，其特征在于，包括如下步驟：

1)設置一預定角度為22.5度的半波片一對輸入的由激光二極管產生的泵浦光進行偏振處理；

2)利用偏振分束器一將經過半波片一處理后的偏振光分為a、b兩個光路，讓其a、b兩個光路的光子分別通過預定角度為22.5度的半波片二、半波片三，產生了攜帶兩種不同空間自由度的光子；

3)然后讓攜帶兩種不同空間自由度的光子通過DM、偏振分束器二和放置在偏振薩尼亞克干涉儀中心的磷酸鈦鉀晶體，從而由自發參量下轉換過程產生雙光子態，即得到下轉換光子；

4)將從兩個傳播方向發出的下轉換光子疊加在偏振分束器二上，被確定地分為不同的空間模式；從而實現空間、偏振和頻率自由度的超糾纏。

2.根據權利要求1所述的一種制備三個自由度超糾纏源的方法，其特征在于，所述的步驟4)具體為：將從兩個傳播方向發出的下轉換光子疊加在偏振分束器二上，它們被確定地分為不同的空間模式；利用DM將下轉換信號和空轉光子與泵浦光分離；兩個長通濾波器用于消除剩余的泵浦光子和背景光子，從而完成三個自由度超糾纏態的制備。

3.根據權利要求1所述的一種制備三個自由度超糾纏源的方法，其特征在于，所述的步驟1)具體為：設置預定角度為22.5度的半波片一對輸入的由激光二極管產生的泵浦光進行偏振處理；假設其產生的光子為水平偏振光，其經過半波片一后變為|H+|V；|H是水平偏振光，|V是垂直偏振光；這里預設角度為22.5度的半波片一其作用為：

4.根據權利要求3所述的一種制備三個自由度超糾纏源的方法，其特征在于，所述的步驟2)具體為：讓步驟1)產生的偏振光|H+|V經過偏振分束器一，利用偏振分束器一將經過半波片一處理后的偏振光分為|H_a和|V_b兩個光路，再讓其a，b兩個光路的光子分別通過預定角度為22.5度的半波片二，從而分別得到：|H_a+|V_a和|H_b+|V_b，下標a、b代表a、b光路。

5.根據權利要求4所述的一種制備三個自由度超糾纏源的方法，其特征在于，所述的步驟3)具體為：讓步驟2)產生的光子態通過DM、偏振分束器二和放置在偏振薩尼亞克干涉儀中心的第一個ppKTP晶體和第二個ppKTP晶體，從而由自發參量下轉換過程產生雙光子態；其中所述的泵浦光源相對于偏振分束器二的參考系成45度時為線性極化；從而使得發生自發參量下轉換過程順時針和逆時針的概率相等；

在上述過程中，泵浦光在第一個ppKTP晶體中產生|A_w1|D_w2或者在第二個ppKTP晶體中產生|D_w1|A_w2，且具有相同的概率；因此一個水平或垂直偏振光經過上述步驟得到：

|H→|A_w1|D_w2-|D_w1|A_w2

|V→|A_w1|D_w2-|D_w1|A_w2

上式中：|A代表反對角極化，|D代表對角極化；因此|H_a+|V_a經過上述步驟得到：

上式中：ω₁和ω₂指代不同的頻率；泵浦光在經過自發參量下轉換過程后產生一個頻率、極化的超糾纏態；

同理，|H_b+|V_b經過上述步驟得到：

6.根據權利要求5所述的一種制備三個自由度超糾纏源的方法，其特征在于，所述的步驟4)具體為：偏振分束器二將上述步驟中從兩個傳播方向發射的下轉換光子進行疊加，從而確定地將它們分類為不同的空間模式；從而得到所需要的糾纏在極化、空間和頻率自由度的超糾纏態：

將其產生的超糾纏源通過LP，LP為長通濾波器，它們用來消除剩余的泵浦光子和背景光子。