[發明專利]一種基于鉆石光力腔的頻率無縫連接的態轉換系統和方法

有效

• 申請號: 202110127123.1
• 申請日: 2021-01-29
• 公開（公告）號: CN112925145B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 郝赫;李貴蘭;高紅衛
• 申請（專利權）人: 北京無線電測量研究所
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 陳曉華

1.一種基于鉆石光力腔的頻率無縫連接的態轉換系統，其特征在于，包括至少一個量子節點，其中，每個量子節點均包括鉆石光力腔結構；

還包括均分別作用在每個鉆石光力腔結構上的第一激發裝置、第二激發裝置和第三激發裝置；

所述第一激發裝置用于分別向每個鉆石光力腔結構提供第一激發光，所述第二激發裝置用于分別向每個鉆石光力腔結構提供第二激發光，所述第三激發裝置用于分別向每個鉆石光力腔結構提供第三激發光；

對于任一個鉆石光力腔結構，用于在對應的第一激發光和第二激發光的共同作用下，完成對應的量子節點從自旋態向機械態的無縫轉換或從機械態向自旋態的無縫轉換；還用于在對應的第三激發光的作用下，完成對應的量子節點從機械態向光學態的無縫轉換或從光學態向機械態的無縫轉換；

在任一個量子節點中，鉆石光力腔結構包括表面鑲嵌有氮空位色心的鉆石光力腔，且氮空位色心包括含有兩個躍遷通道的三能級結構；

則在任一個量子節點中，所述第一激發裝置具體用于按照第一預設激發時長，向氮空位色心中的三能級結構的其中一個躍遷通道提供第一激發光；所述第二激發裝置具體用于在所述第一激發裝置向三能級結構的其中一個躍遷通道提供第一激發光的同時，按照所述第一預設激發時長，向對應的三能級結構的另外一個躍遷通道提供第二激發光；所述第三激發裝置具體用于在所述第一激發裝置提供第一激發光以及所述第二激發裝置提供第二激發光之后，按照第二預設激發時長，向對應的鉆石光力腔結構上的鉆石光力腔提供第三激發光；

在任一個量子節點中，氮空位色心具體用于按照所述第一預設激發時長，在對應的第一激發光和第二激發光的同時作用下，完成對應的量子節點從自旋態向任意頻率的機械態的轉換或從機械態向任意頻率的自旋態的轉換；鉆石光力腔具體用于按照第二預設激發時長，在對應的第三激發光的作用下，完成機械態向任意頻率的光學態的轉換或從光學態向任意頻率的機械態的轉換。

2.根據權利要求1所述的基于鉆石光力腔的頻率無縫連接的態轉換系統，所述第一預設激發時長為π/2η，所述第二預設激發時長為π/2G；

其中，η為等效機械態-自旋態相互作用強度，G為等效光子態-機械態相互作用強度。

3.根據權利要求1所述的基于鉆石光力腔的頻率無縫連接的態轉換系統，當量子節點的數量大于1時，所述基于鉆石光力腔的頻率無縫連接的態轉換系統還包括每相連兩個量子節點之間耦合連接的微納光纖；

微納光纖，用于提供每相連的兩個量子節點之間的光學態轉換的信息傳輸通道，按照預設傳輸時長，完成每相連的兩個量子節點之間的光學態的無縫轉換。

4.根據權利要求3所述的基于鉆石光力腔的頻率無縫連接的態轉換系統，其特征在于，所述預設傳輸時長為其中，g為光學態-光纖耦合系數。

5.一種基于鉆石光力腔的頻率無縫連接的態轉換方法，其特征在于，采用權利要求1至4任一項所述的基于鉆石光力腔的頻率無縫連接的態轉換系統進行態轉換，包括以下步驟：

步驟1A：對于任一個量子節點，利用第一激發裝置發出第一激發光，以及利用第二激發裝置發出第二激發光，并將第一激發光和第二激發光同時作用于對應的鉆石光力腔結構上，完成對應的量子節點從自旋態向機械態的無縫轉換；

步驟2A：關閉所述第一激發裝置和所述第二激發裝置，利用第三激發裝置發出第三激發光，并將第三激發光作用于對應的鉆石光力腔結構上，完成對應的量子節點從機械態向光學態的無縫轉換；

或者，

步驟1B：對于任一個量子節點，利用所述第三激發裝置發出第三激發光，并將第三激發光作用于對應的鉆石光力腔結構上，完成對應的量子節點從光學態向機械態的無縫轉換；

步驟2B：關閉所述第三激發裝置，利用所述第一激發裝置發出第一激發光，以及利用所述第二激發裝置發出第二激發光，并將第一激發光和第二激發光同時作用于對應的鉆石光力腔結構上，完成對應的量子節點從機械態向自旋態的無縫轉換。