[發明專利]一種真空壓縮態脈沖產生裝置

有效

• 申請號: 202310867875.0
• 申請日: 2023-07-16
• 公開（公告）號: CN116613621B
• 公開（公告）日: 2023-10-20
• 發明（設計）人: 劉洋;楊經義
• 申請（專利權）人: 武漢中科銳擇光電科技有限公司
• 主分類號: H01S3/108
• 分類號: H01S3/108;H01S3/1123;H01S3/10;H01S3/00
• 代理公司: 武漢藍寶石專利代理事務所(特殊普通合伙) 42242
• 代理人: 范三霞

本發明提供一種真空壓縮態脈沖產生裝置，包括單頻激光器、泵浦光產生模塊、信號光產生模塊、本振光產生模塊、光參量放大模塊、差頻探測器和泵浦光調制模塊，泵浦光產生模塊經過倍頻和移頻后，產生的脈沖幅度和時序由泵浦光調制模塊控制，信號光產生模塊提供產生壓縮態所需的相位調制和時序控制；泵浦光和信號光的相位鎖定且時序同步，在光參量放大模塊進行參量放大產生壓縮態脈沖。本發明基于脈沖泵浦調制光參量放大技術，通過精確的相位和脈沖調控，實現泵浦和信號光間的精密時序和相位控制，基于該裝置可以產生低于脈沖間隔可控的各種壓縮級別和相位的順序真空壓縮態脈沖，生成脈沖的模式可以由軟件任意選擇而不改變其硬件配置。

技術領域

本發明涉及量子光學領域，更具體地，涉及一種真空壓縮態脈沖產生裝置。

背景技術

基于時分復用的連續可變壓縮態光子產生是實現大規模量子信息處理的關鍵技術之一。為了同時滿足時分復用和連續可變兩個需求，需要順序產生時分復用壓縮光脈沖的量子光源；然而，傳統的量子信息處理使用固定光源，只能輸出具有相同壓縮電平和相位的壓縮態脈沖。在基于時分復用的連續可變壓縮態光子的量子信息處理方案中，需要順序產生時分復用真空壓縮態脈沖的量子光源來為大規模量子信息任務準備初始狀態。特別是，時分復用壓縮光源是各種大規模量子信息任務的關鍵推動因素，因為壓縮狀態是糾纏合成和量子操作的基礎。一般來說，執行各種大規模量子信息任務時，每個脈沖都應該有不同的壓縮狀態。然而，時分復用真空壓縮態脈沖產生依賴使用具有恒定泵浦功率的光學參量振蕩器來產生具有相同壓縮水平和相位的壓縮脈沖。這種固定壓縮光源嚴重限制了可能的大規模量子信息任務，例如，基于循環的量子計算、高斯-波色采樣和量子儲層計算。這種限制可以通過光子壓縮狀態變化，結合可編程時分復用來克服。對于現有量子信息處理系統，提高其大規模處理能力，受限需要在光源測層面，能夠逐個脈沖調控壓縮電平和相位來順序產生時分復用壓縮態脈沖，并且脈沖間隔應該在幾十到幾百納秒之間可調，這一參數對應了當前時分復用真空壓縮態脈沖所需的典型時間尺度。而后，是能夠實現使用軟件編程控制壓縮態脈沖序列的模式控制，以便在不更改硬件配置的情況下執行各種大規模量子信息任務。而現有的技術框架下，構建這種光源的通用手段是并行操作多個光參量振蕩器，并通過光開關將這些輸出狀態通過時分復用的方式耦合到單個計算環路中。顯然，這種通過光參量振蕩器并行的設計方案需要大量的光參量振蕩器，并付出額外的開關損耗，這會降低對損耗敏感的壓縮狀脈沖的質量。

發明內容

本發明針對現有技術中存在的技術問題，提供一種真空壓縮態脈沖產生裝置，包括單頻激光器、泵浦光產生模塊、信號光產生模塊、本振光產生模塊、光參量放大模塊、差頻探測器和泵浦光調制模塊；

所述單頻激光器，用于產生單頻激光，并分別輸入所述泵浦光產生模塊、信號光產生模塊和本振光產生模塊；

所述泵浦光產生模塊，用于在泵浦光調制模塊輸出信號的控制下，產生脈沖幅度和相位可控的泵浦脈沖；

所述信號光產生模塊，用于對單頻激光提供相位調制和時序控制信號，并產生與所述泵浦脈沖相位鎖定和時序同步的信號光；

所述本振光產生模塊，用于產生本振光，用于產生本振信號光；

所述光參量放大模塊，用于根據所述泵浦脈沖和信號光，基于非線性晶體的參量增益，在雙色場的作用下產生壓縮態脈沖，并將所述壓縮態脈沖分為三束，第一束直接輸出，第二束作為泵浦脈沖和信號光的相位鎖定控制信號，第三束作為診斷光輸入所述差頻探測器；

所述差頻探測器，用于根據所述本振光和診斷光，輸出射頻拍頻信號，作為反饋控制本振信號光的相位鎖定控制信號。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以作出如下改進。

可選的，所述單頻激光器為具有MHz線寬的連續激光器，所述單頻激光器為光纖激光器、半導體激光器或固體激光器。