[發(fā)明專利]一種基于非線性分束器的連續(xù)變量強(qiáng)糾纏相干性增強(qiáng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111021711.3
• 申請(qǐng)日: 2021-09-01
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113726448B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張勝利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): H04B10/70
• 分類號(hào): H04B10/70;H04L9/08;G02F1/35
• 代理公司: 重慶一葉知秋專利代理事務(wù)所(普通合伙) 50277
• 代理人: 劉洪雨

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N基于非線性分束器的連續(xù)變量強(qiáng)糾纏相干性增強(qiáng)裝置，包括：光源單元，包括EPR強(qiáng)糾纏光源和EPR第一弱糾纏光源，EPR強(qiáng)糾纏光源設(shè)有輸出端A，EPR第一弱糾纏光源設(shè)有第一輸出端和第二輸出端；第一光子探測(cè)器與第一輸出端連接；第一自由空間光學(xué)通道具有輸入端M1和輸出端N1，輸入端M1與輸出端A連接；第一光學(xué)反射鏡，具有輸入端P1和輸出端Q1，輸入端P1與第二輸出端連接；第一光學(xué)非線性分束器，具有輸入端X1、輸入端X2、輸出端Y1、輸出端Y2，輸入端X1與輸出端N1連接，輸入端X2與輸出端Q1連接，其中，輸出端Y2用于輸出兩模糾纏態(tài)的其中一個(gè)模式；第三光子探測(cè)器，與輸出端Y1連接。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及連續(xù)變量糾纏操控技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于非線性分束器的連續(xù)變量強(qiáng)糾纏相干性增強(qiáng)裝置。

背景技術(shù)

量子糾纏是量子信息中的重要資源。目前大家所關(guān)心的量子糾纏可以分為離散變量量子糾纏和連續(xù)變量量子糾纏。離散變量量子糾纏較多地表現(xiàn)在少數(shù)能級(jí)量子體系的量子糾纏，包括原子糾纏和光子糾纏。而連續(xù)變量量子糾纏則是量子光場(chǎng)的正則坐標(biāo)分量、正則動(dòng)量分量為主體的量子態(tài)糾纏新形式。連續(xù)變量量子糾纏態(tài)在精密測(cè)量、高速高容量連續(xù)變量量子通信體系中具有重要應(yīng)用。量子糾纏的量子相干性是量子糾纏的重要指標(biāo)，是量子系統(tǒng)本身的重要資源，也是量子計(jì)算、量子精密測(cè)量等諸多量子信息處理能夠突破傳統(tǒng)信息處理極限的重要依據(jù)。

不斷地提升連續(xù)變量量子糾纏的量子相干在具體的量子信息處理中具有重要意義。本發(fā)明人所在團(tuán)隊(duì)在2018年提出了對(duì)于連續(xù)變量弱糾纏的相干性提升方案(Photoncatalysis acting as noiseless linear amplification and its application incoherence enhancement，Phys.Rev.A.97.043830(2018))。然而，該方案由于在光子數(shù)處理上的局限性，無(wú)法應(yīng)對(duì)未來(lái)強(qiáng)糾纏輸入時(shí)多光子布居的問(wèn)題，無(wú)法處理強(qiáng)糾纏條件下的相干性操控。同時(shí)，截止到目前，國(guó)內(nèi)外仍然沒(méi)有對(duì)強(qiáng)糾纏相干性提升的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)實(shí)施例的目的在于提供一種基于非線性分束器的連續(xù)變量強(qiáng)糾纏相干性增強(qiáng)裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提供原理簡(jiǎn)單、可靠性好、易于實(shí)現(xiàn)的連續(xù)變量強(qiáng)糾纏的相干性增強(qiáng)裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)的實(shí)施例通過(guò)如下方式實(shí)現(xiàn)：

第一方面，本申請(qǐng)實(shí)施例提供一種基于非線性分束器的連續(xù)變量強(qiáng)糾纏相干性增強(qiáng)裝置，包括：光源單元，包括EPR強(qiáng)糾纏光源和EPR第一弱糾纏光源，所述EPR強(qiáng)糾纏光源設(shè)有輸出端A，所述EPR第一弱糾纏光源設(shè)有第一輸出端和第二輸出端；第一光子探測(cè)器，與所述第一輸出端連接；第一自由空間光學(xué)通道，具有輸入端M1和輸出端N1，輸入端M1與輸出端A連接；第一光學(xué)反射鏡，具有輸入端P1和輸出端Q1，輸入端P1與所述第二輸出端連接；第一光學(xué)非線性分束器，具有輸入端X1、輸入端X2、輸出端Y1、輸出端Y2，輸入端X1與輸出端N1連接，輸入端X2與輸出端Q1連接，其中，輸出端Y2用于輸出兩模糾纏態(tài)的其中一個(gè)模式；第三光子探測(cè)器，與輸出端Y1連接。

在本申請(qǐng)實(shí)施例中，提供的基于非線性分束器的連續(xù)變量強(qiáng)糾纏相干性增強(qiáng)裝置，使得相干性增強(qiáng)的操作屬于一種可標(biāo)記的操作，通過(guò)光子計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)可以標(biāo)記出相干性增強(qiáng)操作是成功還是失敗的。因此，不需要多次重新制備用于相干性增強(qiáng)的連續(xù)變量強(qiáng)糾纏。其次，本方案不需要平衡零拍探測(cè)系統(tǒng)，僅利用成熟的商用光子數(shù)探測(cè)技術(shù)，包括單光子探測(cè)器或開(kāi)關(guān)型光子探測(cè)器。以及，本方案可以提高連續(xù)變量強(qiáng)糾纏的相干性質(zhì)量。再者，本方案可以克服連續(xù)變量強(qiáng)糾纏光場(chǎng)在傳輸過(guò)程中的振幅衰減噪聲，也可以克服傳統(tǒng)糾纏蒸餾本身引入的額外噪聲；可以在現(xiàn)有的強(qiáng)糾纏相干性的基礎(chǔ)上進(jìn)一步提升相干性。另外，本方案制備的相干性增強(qiáng)的連續(xù)變量強(qiáng)糾纏可以用于基于連續(xù)變量的量子精密測(cè)量、連續(xù)變量量子計(jì)算，也可以應(yīng)用于量子保密通信。因此，本方案提供了一種原理簡(jiǎn)單、可靠性好、易于實(shí)現(xiàn)的連續(xù)變量強(qiáng)糾纏的相干性增強(qiáng)裝置。