[发明专利]基于单个原子系综制备全同双光子的装置及方法

说明书

一种基于单个原子系综制备全同双光子的装置及方法，该装置包括：偏振调节模块，改变第一激光的频率，使得第一激光与铷原子的第一失谐量为Δ₁，确定第一偏振光；铷原子系综，受到第一偏振光的激发，使得第一能级的铷原子跃迁至第三能级，产生第一跃迁光；偏振模块，确定第一信号光；偏振延时模块，使得第二激光与铷原子的第二失谐量为Δ₂，确定第二偏振光；且第二偏振光激发单个铷原子系综，使得第二能级的铷原子跃迁至第三能级，产生第二跃迁光；偏振调向模块，确定第二信号光；第一失谐量Δ₁与第二失谐量Δ₂满足Δ₁‑Δ₂＝ω₁₂，ω₁₂是第一能级与第二能级的频率差，第一信号光与第二信号光为全同双光子。

技术领域

本发明涉及量子力学领域，尤其涉及一种基于单个原子系综制备全同双光子的装置及方法。

背景技术

随着量子信息科学的快速发展，多光子纠缠态作为量子力学中的一种非常特殊、且具有吸引力的量子态慢慢吸引人们的目光。它在量子通信、量子计算以及量子计量等各种量子信息的应用中都发挥着至关重要的作用。在量子计算领域，多光子纠缠态可以提供丰富的基于多光子的量子计算方案；在量子计量学中，多粒子纠缠态能够克服在测量中由于不可避免的统计误差造成的低精度，进而可以改善量子精密测量的精度。

目前，现有技术大多使用多个原子系综来制备多个光子对，然后对其中任意两个光子对进行Bell态测量，如此便存在操作复杂，结构繁琐的问题。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种基于单个原子系综制备全同双光子的装置及方法，以解决上述的至少一项技术问题。

(二)技术方案

本发明的一方面，提供了一种基于单个原子系综制备全同双光子的装置，包括：

偏振调节模块，用于对第一激光进行偏振处理、改变第一激光的偏振方向以及改变所述第一激光的频率，使得第一激光与铷原子的第一失谐量为Δ₁，从而确定第一偏振光；

原子均位于第一能级的铷原子系综，受到所述第一偏振光的激发，使得第一能级的铷原子跃迁至第三能级，产生第一跃迁光，同时第三能级的铷原子跃迁至第二能级；

偏振模块，用于对所述第一跃迁光进行偏振处理，确定第一信号光；

偏振延时模块，用于对第二激光进行延时处理、偏振处理、调节第二激光的频率，使得第二激光与铷原子的第二失谐量为Δ₂，从而确定第二偏振光；且所述第二偏振光激发所述单个铷原子系综，使得第二能级的铷原子跃迁至第三能级，产生第二跃迁光，同时第三能级的铷原子跃迁至第一能级；

偏振调向模块，用于改变所述第二跃迁光的偏振方向，以及对所述第二跃迁光进行偏振处理，确定第二信号光；

其中，所述第一失谐量Δ₁与第二失谐量Δ₂满足关系：Δ₁-Δ₂＝ω₁₂，ω₁₂是第一能级与第二能级的频率差，所述第一信号光与第二信号光为一对全同性信号光。

在本发明的一些实施例中，所述偏振调节模块包括：

第一泵浦激光器，用于产生第一激光；

第一偏振分束器，用于对所述第一激光进行偏振处理；

第一λ/2玻片，用于改变所述第一激光的偏振方向；

第一声光调制器，用于改变所述第一激光的频率。

在本发明的一些实施例中，所述偏振延时模块包括：