[發明專利]一種拓撲保護的量子糾纏光源及光子糾纏態生成方法

在審

• 申請號: 202110665968.6
• 申請日: 2021-06-16
• 公開（公告）號: CN115480430A
• 公開（公告）日: 2022-12-16
• 發明（設計）人: 王劍威;戴天祥;敖雨田;胡小永;龔旗煌
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G02F1/35
• 分類號: G02F1/35;G02F1/21
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理有限公司 11200
• 代理人: 司立彬

1.一種拓撲保護的量子糾纏光源，其特征在于，包括由多個波導諧振環排成二維陣列、馬赫曾德爾干涉儀；所述二維陣列中的波導諧振環稱為主環，其中任意兩相鄰主環之間均通過一個連接環進行倏逝波耦合連接，使得所述二維陣列滿足反常弗洛凱拓撲絕緣體，所述連接環為波導諧振環；所述馬赫曾德爾干涉儀與所述二維陣列的邊緣上任一所述主環通過倏逝波耦合連接，用于對輸入的泵浦光的分束比和相位進行調制后輸入所述反常弗洛凱拓撲絕緣體，對所述反常弗洛凱拓撲絕緣體上下兩個邊界態同時泵浦；其中泵浦光的波長位于所述反常弗洛凱拓撲絕緣體的拓撲邊界態存在的區間內。

2.如權利要求1所述的量子糾纏光源，其特征在于，所述連接環作為主環間的耦合載體，滿足主環間在頻譜上的能量轉移效率始終大于50％。

3.如權利要求1所述的量子糾纏光源，其特征在于，通過調節所述泵浦光的強度，控制所述泵浦光在所述反常弗洛凱拓撲絕緣體內傳輸時引起四波混頻發生的概率。

4.如權利要求1或2或3所述的量子糾纏光源，其特征在于，所述二維陣列為M×N二維陣列；其中M為每行主環的個數，N為每列主環的個數。

5.如權利要求1或2或3所述的量子糾纏光源，其特征在于，所述泵浦光通過所述馬赫曾德爾干涉儀后以順時針或者逆時針方向進入所述二維陣列。

6.如權利要求1所述的量子糾纏光源，其特征在于，所述馬赫曾德爾干涉儀的第一環路中設置一第一電控相移器，用于引入額外相位θ對輸入的泵浦光的分束比進行調制，所述馬赫曾德爾干涉儀的第二環路中設置第二電控移相器，用于引入額外相位對輸入的泵浦光的相位進行調制。

7.一種基于權利要求1所述量子糾纏光源的光子糾纏態生成方法，其步驟包括：

1)先控制泵浦光的頻率在反常弗洛凱拓撲絕緣體的拓撲邊界態的頻率范圍內；然后將所述泵浦光輸入馬赫曾德爾干涉儀；

2)馬赫曾德爾干涉儀對輸入的泵浦光進行調制，使泵浦光等強度的從上下端口耦合進所述反常弗洛凱拓撲絕緣體；當泵浦光的強度小于設定值，泵浦光在所述反常弗洛凱拓撲絕緣體內傳輸時引起四波混頻在同一時刻發生的概率遠小于1時，同一時刻產生一對光子，在輸出端得到贗自旋向上與向下編碼的拓撲保護兩光子糾纏態；當泵浦強度進一步提高，得到多光子態輸出。