[發(fā)明專利]一種雙路周期極化波導(dǎo)的量子糾纏源

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202211116638.2
• 申請(qǐng)日: 2022-09-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115469497A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚權(quán);楊志遠(yuǎn);高洋;陶藝;鄭名揚(yáng);劉洋;謝秀平;張強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 濟(jì)南量子技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G02F1/365
• 分類(lèi)號(hào): G02F1/365;G02F1/35
• 代理公司: 河南新風(fēng)向知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 41213
• 代理人: 黃晶

本申請(qǐng)適用于量子技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種雙路周期極化波導(dǎo)的量子糾纏源。該量子糾纏源包括第一路PPLN波導(dǎo)和第二路PPLN波導(dǎo)構(gòu)成的波導(dǎo)裝置，以及第一準(zhǔn)直器、第二準(zhǔn)直器、半波片、全透片和光束偏移器構(gòu)成的糾纏裝置，PPLN波導(dǎo)均連接光源，兩路PPLN波導(dǎo)的參數(shù)相同，使兩路PPLN波導(dǎo)輸出具有相同參數(shù)的光子對(duì)，兩個(gè)準(zhǔn)直器的光路平行設(shè)置且參數(shù)相同，并分別連接一路PPLN波導(dǎo)的輸出端，兩個(gè)準(zhǔn)直器的另一端分別覆蓋半波片和全透片，透過(guò)半波片和全透片的光子同時(shí)進(jìn)入光束偏移器，光束偏移器用于將兩路光子對(duì)聚合后形成干涉并輸出，使得兩路光子能夠形成糾纏，使用PPLN波導(dǎo)提高了光子的轉(zhuǎn)換效率，提高了糾纏源的亮度和對(duì)比度。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)適用于量子光學(xué)和量子信息技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種雙路周期極化波導(dǎo)的量子糾纏源。

背景技術(shù)

通信安全是國(guó)家信息經(jīng)濟(jì)安全和人民社會(huì)生活的保障。量子通信基于量子力學(xué)，是原理上信息論可證的無(wú)條件安全的通信方式，具有傳統(tǒng)通信方式不具備的絕對(duì)安全性，在國(guó)家信息安全、軍事安全、金融安全等安全領(lǐng)域有著巨大的應(yīng)用前景。量子通信中信道傳輸衰減是單鏈路的平方，在最終碼率的提高方面存在一些制約，而提高糾纏源亮度是提高最終碼率最直接的手段之一。

傳統(tǒng)的糾纏源是利用周期極化二階非線性晶體的自發(fā)參量下轉(zhuǎn)換(SpontaneousParametric Down-Conversion，SPDC)來(lái)產(chǎn)生量子糾纏，但產(chǎn)率低，體積大，控溫電路體積大、設(shè)計(jì)復(fù)雜導(dǎo)致的控溫難度大，集成化低等缺點(diǎn)；相比于體塊量子光學(xué)，量子集成光學(xué)具有體積小、穩(wěn)定性高、操控性強(qiáng)、可重構(gòu)等特點(diǎn)。鈮酸鋰作為最重要的非線性光學(xué)材料之一，被廣泛用于量子光源的制備和量子態(tài)的高速調(diào)控。隨著微加工技術(shù)的引入，鈮酸鋰已經(jīng)成為量子集成光學(xué)的重要平臺(tái)，能夠?qū)崿F(xiàn)多種自由度編碼的單片集成的糾纏光源，周期性極化鈮酸鋰(Periodically Poled Lithium Niobate，PPLN)波導(dǎo)是解決量子信息領(lǐng)域糾纏源難題的最佳選擇。

目前，常用的片上PPLN波導(dǎo)糾纏源是type-II型SPDC加偏振合束器，雖然集成度高，但轉(zhuǎn)換效率太低，亮度損失大。因此，如何在保證量子糾纏源的轉(zhuǎn)換效率的情況下提高糾纏的形成效率，以提高量子糾纏源的亮度和對(duì)比度成為亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本申請(qǐng)實(shí)施例提供了一種雙路周期極化波導(dǎo)的量子糾纏源，以解決如何在保證量子糾纏源的轉(zhuǎn)換效率的情況下提高糾纏的形成效率，以提高量子糾纏源的亮度和對(duì)比度的問(wèn)題。

本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N雙路周期極化波導(dǎo)的量子糾纏源，所述量子糾纏源包括波導(dǎo)裝置和糾纏裝置；

所述波導(dǎo)裝置包括第一路PPLN波導(dǎo)和第二路PPLN波導(dǎo)，所述第一路PPLN波導(dǎo)的輸入端和所述第二路PPLN波導(dǎo)的輸入端均用于連接泵浦光源，所述第一路PPLN波導(dǎo)與所述第二路PPLN波導(dǎo)為相同參數(shù)的波導(dǎo)，所述第一路PPLN波導(dǎo)和所述第二路PPLN波導(dǎo)均輸出具有相同參數(shù)的光子對(duì)；

所述糾纏裝置包括第一準(zhǔn)直器、第二準(zhǔn)直器、半波片、全透片和光束偏移器，所述第一準(zhǔn)直器與所述第二準(zhǔn)直器的光路平行設(shè)置且為相同參數(shù)的準(zhǔn)直器；

所述第一路PPLN波導(dǎo)的輸出端連接所述第一準(zhǔn)直器的一端，所述第一準(zhǔn)直器的另一端覆蓋所述半波片，所述第二路PPLN波導(dǎo)的輸出端連接所述第二準(zhǔn)直器的一端，所述第二準(zhǔn)直器的另一端覆蓋所述全透片；

透過(guò)所述半波片和所述全透片的光子同時(shí)進(jìn)入所述光束偏移器，所述光束偏移器用于將兩路光子對(duì)聚合后形成干涉并輸出。

在一實(shí)施方式中，所述量子糾纏源還包括輸出裝置，所述輸出裝置包括第三準(zhǔn)直器和輸出光纖，所述第三準(zhǔn)直器的一端連接所述光束偏移器的輸出，所述第三準(zhǔn)直器的另一端連接所述輸出光纖。

在一實(shí)施方式中，所述量子糾纏源還包括基板片和溫控裝置，所述波導(dǎo)裝置、所述糾纏裝置和所述溫控裝置均固設(shè)在所述基板片上，所述溫控裝置用于對(duì)所述基板片上的所述波導(dǎo)裝置和所述糾纏裝置進(jìn)行溫度控制。