[实用新型]纠缠源制备和纠缠特性测量的纠缠源教学系统

说明书

本实用新型公开了一种纠缠源制备和纠缠特性测量的纠缠源教学系统，包括顺次放置的激光器、光束准直与聚焦装置、纠缠装置、测量装置和收集装置；激光器作为光源；光束准直与聚焦装置包括第一半波片HWP1、偏振分束器PBS、第二半波片HWP2、聚焦透镜OLO；纠缠装置包括光学垃圾桶Can、两块可实现参量转换的晶体和两块直角棱镜；测量装置包括第一测量装置和第二测量装置，用以对与泵浦光在空间上有小角度分离的纠缠光子对进行测量；通过调节测量装置中的偏振片方向，可以由单光子探测器的计数获得相应光子数与偏振态相关信息，进而进行极化关联曲线的测量。本实用新型结构简单，无需补偿晶体即可获得高对比度纠缠源，且性能稳定。

技术领域

本实用新型涉及一种，可用作教学实验或者科学研究的量子纠缠源教学装置，尤其涉及一种纠缠源制备和纠缠特性测量的纠缠源教学系统。

背景技术

在量子信息论中，信息的存储、表示、提取都离不开量子态及其演化过程，而纠缠态是量子态中极其重要的一类。在1935年薛定谔首次提出纠缠的概念，同年A.Einstein、B.Podolsky和N.Rosen也发表论文，提出了纠缠的想法。纠缠可以使得空间上远远相离，中间没有任何传播介质的两个物体之间发生关联，是不同于经典物理最不可思议的特征。如今，它已不拘束于深奥玄妙的理论概念，而是被成功应用于量子隐形传输，量子密码通讯，量子传真等。

目前，制备纠缠光子主流的办法是利用非线性晶体中的自发参量下转换过程获得纠缠态。光子对通常被制备处于偏振、空间、时间纠缠上，而这之中，偏振纠缠因为其容易制备、易于操作等特点最为人们所普遍使用。而纠缠特性的测量，则依据Bell不等式。1964年，理论物理学家J.S.Bell从Einstein的“定域实在论”和“隐变量”假设出发，推导出了一个不等式；该不等式指出定域实在论都符合其推导结果，而量子力学却能打破它，这样就可以根据Bell不等式是否违背来测量量子纠缠特性。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种纠缠源制备和纠缠特性测量的纠缠源教学系统。本实用新型与时俱进的将抽象的新知识、新概念(如偏振纠缠、Bell态测量等理论)落实为实体的物理实验，能够让实验者在操作过程中深入理解量子力学的基本原理和性质，尤其是对纠缠源制备和纠缠特性测量。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：纠缠源制备和纠缠特性测量的纠缠源教学系统，其特征在于：包括顺次放置的激光器、光束准直与聚焦装置、纠缠装置、测量装置和收集装置；激光器、光束准直与聚焦装置、纠缠装置、测量装置和收集装置保持在同一水平高度上，以保证光线正入射到器件中心；

所述激光器作为光源，用于输出未知偏振方向的线偏光；

所述光束准直与聚焦装置包括顺次放置的第一半波片HWP1、偏振分束器PBS、第二半波片HWP2、聚焦透镜OLO；

第一半波片用以将激光器输出光偏振方向旋转至与偏振分束器透射光方向平行，即H偏振方向；

第二半波片用以将所述H偏振光旋转为45°偏振光；

所述聚焦透镜用以将45°平行偏振光聚焦，使出射光光斑变小、功率密度变高和非线性效应增强；

所述纠缠装置包括光学垃圾桶Can、两块粘连的薄片的可实现参量转换的晶体和两块相同的直角棱镜；两块粘连的薄片的可实现参量转换的晶体的光轴互相垂，用于产生纠缠光子对；两块相同的直角棱镜用于分离纠缠光子对，使产生的的参量光向不同方向反射；通过两块粘连的薄片的可实现参量转换的晶体的切割角设计，使参量转换产生的纠缠光子对与泵浦光在空间上有小角度分离；光学垃圾桶Can用以将剩余泵浦光收集；