[发明专利]信号调制连续变量纠缠源的制备装置

说明书

本发明提供一种信号调制连续变量纠缠源的制备装置，属于量子光学领域，以解决目前制备装置会造成纠缠度下降及结构复杂、成本高的问题。单频激光器双向抽运非简并光学参量振荡器产生信号光和闲置光，经本地振荡光与注入信号光分离系统分离为本地振荡光和注入信号光；部分信号光即注入信号光经光纤耦合器耦合后，经电光振幅调制器和电光相位调制器调制得到首次调制后的注入信号光，被反射器反射，反射的注入信号光被电光相位调制器和电光振幅调制器二次调制后，反向注入非简并光学参量振荡器进行参量放大后产生空间重合的信号调制的两组份连续变量纠缠光场，该纠缠光场被第一分光器空间分离为两束；调制所需的移频调制信号由移频信号产生系统产生。

技术领域

本发明涉及量子光学和量子信息技术领域，尤其涉及一种信号调制连续变量纠缠源的制备装置。

背景技术

连续变量纠缠源是量子信息处理的基本资源，可以应用于量子通信、量子计算、量子测量等量子信息处理任务；其纠缠物理量为量子化光频电磁场的广义位置与动量，即光场的正交分量。连续变量纠缠源产生的连续变量纠缠态光场能够方便地通过平衡零拍探测器进行测量，具有探测效率高的优点；同时连续变量纠缠态光场的制备过程无需后选择，具有无条件性的特点。基于纠缠态的连续变量量子密钥分发与相干态连续变量量子密钥分发相比，具有更优的性能。近期的研究表明，如果将纠缠态进行适当的随机调制，能够进一步提升连续变量量子密钥分发对量子通道额外噪声的容忍能力，提高密钥分发的性能。

目前在制备信号调制的连续变量纠缠源时，有如下几种方式：

第一种采用直接调制的方法：即首先制备出连续变量纠缠态光场，然后将连续变量纠缠态光场依次通过振幅调制器和相位调制器进行弱调制。该方法虽然实现方案简洁，然而由于连续变量纠缠态光场对线性损耗很敏感，在传输经过振幅调制器和相位调制器时不可避免会有各种残余反射、散射等损耗，造成纠缠态的纠缠度下降，影响后续的量子信息处理协议的性能，特别是如果选择高带宽的集成波导电光调制器时，器件的插入损耗比自由空间器件更为严重。

第二种实现信号调制的连续变量纠缠源的方法为(参考文献“Continuousvariable quantum key distribution with modulated entangled states，NatureCommunications 3，1083(2012)”)：将调制信号加载在一束相干态光场上，然后让加载调制信号的相干态光场与待调制的纠缠态在不平衡分束器上干涉耦合，实现连续变量纠缠态的调制。该方法将调制信号间接加载在纠缠态光场上，纠缠态光场经受的损耗较小。然而该方法的缺点是实现装置结构较为复杂，需要额外的一束相干态光场与待调制的纠缠态在分束器上干涉，并且干涉的相对相位需要通过电子伺服系统锁定来确保正确的正交分量得到调制，导致信号调制连续变量纠缠源的制备装置成本较高。

发明内容

本发明的目的是解决目前信号调制连续变量纠缠源的制备装置会造成信号调制的连续变量纠缠源的纠缠度下降，影响后续的量子信息处理协议的性能及结构复杂、成本高的技术问题，提供一种信号调制连续变量纠缠源的制备装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种信号调制连续变量纠缠源的制备装置，包括单频激光器、非简并光学参量振荡器、本地振荡光与注入信号光分离系统、注入信号光调制系统、移频信号产生系统和第一分光器；所述注入信号光调制系统由光纤耦合器、电光振幅调制器、电光相位调制器和反射器构成，光纤耦合器、电光振幅调制器、电光相位调制器和反射器依次连接；