[发明专利]量子通道和量子节点之间连续变量量子纠缠的产生装置

说明书

本发明涉及一种量子通道和量子节点之间连续变量量子纠缠的产生装置。本发明主要是解决现有量子通道和量子节点的纠缠存在着几率性制备的技术问题。本发明的技术方案是：该的产生装置，包括光源单元、声光调制系统、光学参量放大器、光学分束器、原子系统和纠缠测量系统；所述光源单元设有种子光信号a_S1、a_S2输出端、控制光信号a_C输出端和本地振荡光信号a_L1、a_L2输出端；所述种子光信号a_S1、a_S2通过声光调制系统、光学参量放大器和光学分束器与原子系统第一输入端连接；控制光信号a_C通过声光调制系统与原子系统第二输入端连接；原子系统与纠缠测量系统第一输入端连接；光学分束器第二输出端与纠缠测量系统第二输入端连接；本地振荡光信号a_L1、a_L2与纠缠测量系统第三、第四输入端连接。

技术领域

本发明涉及一种量子通道和量子节点之间连续变量量子纠缠的产生装置，具体是一种光和原子系统之间的连续变量量子纠缠的产生装置，并且通过光学谐振腔增强了光和原子系统之间的纠缠度。

背景技术

量子纠缠不但是量子力学的重要内容之一，而且是量子信息传输和处理的核心资源。光场之间的量子纠缠已经在实验上被制备,并且应用于多种量子信息协议。量子互联网可以由光与原子构成。其中，光是量子信息的理想传输载体。原子可以和光进行相互作用，作为量子信息处理和存储的节点。量子通道和量子节点之间的量子纠缠是实现量子互联网的重要基础。此外，光学谐振腔能够有效地增强光和原子相互作用，能够用于实现高效率的量子存储和制备光和原子系统的纠缠源。

在2005年，美国佐治亚理工大学的Kuzmich教授研究组利用自发拉曼散射过程制备了分离变量的光子和原子系统的纠缠，在PRL 95,040405(2005)发表题目为“Entanglement of a Photon and a Collective Atomic Excitation”的论文。在2006年，美国加州理工大学的Kimble教授研究组利用自发拉曼散射过程制备了分离变量的光子和原子系统的纠缠，并且使原子系统的相干时间延长至21微妙，在PRL 97,113603(2006)发表题目为“Direct Measurement of Decoherence for Entanglement between a Photonand Stored Atomic Excitation”的论文。

以上研究工作利用自发拉曼散射过程几率性地制备了分离变量的光和原子纠缠，解决了光和原子系统纠缠制备的技术问题，但上述方法还存在着几率性制备的问题。

发明内容

本发明的目的是解决现有制备分离变量的量子通道和量子节点的纠缠存在着几率性制备的技术问题，提供一种扩展性好、结构紧凑、量子纠缠度高的可以应用于量子信息网络的连续变量光和原子系统纠缠的量子通道和量子节点之间连续变量量子纠缠的产生装置。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：利用两个光学参量放大器和光学分束器产生连续变量纠缠光脉冲对，通过光学谐振腔增强的电磁诱导透明机制的写入过程，将其中一个光脉冲的量子态高效率地映射到原子系统中，确定性地建立光和原子系统之间的量子纠缠；并且在读光的作用下，通过测量释放光脉冲和另一个光脉冲的关联特性，验证光和原子系统的纠缠特性。