[发明专利]一种可预报单光子源产生装置

说明书

本发明公开了一种可预报单光子源产生装置，该装置基于关联双光子产生可预报单光子源中的一种，在该原理的基础上引入激光功率稳定系统、多光子甄别装置和高速光开关，使得单光子输出具有更高的稳定度和更低的噪声。其中，引入激光功率稳定系统，实时反馈并控制泵浦光的波动，间接提高单光子源的输出稳定度。由于单光子的产生是概率事件，存在一定的几率使得两个或两个以上的光子同时产生(即多光子事件)。多光子事件和由非关联光子产生的光子计数事件两者出现的概率决定了单光子源的噪声，通过使用高速光开关尽可能的“剔除”掉多光子事件来降低单光子源噪声，实现单光子源的低噪声高稳定度输出。

技术领域

本发明涉及一种可预报单光子源产生装置。

背景技术

单光子源广泛应用于量子密码通信、线性量子计算、量子计量等，是量子信息领域不可或缺的重要组成部分。理想单光子源定义为一次给定时间内辐射一个，且仅辐射一个光子的光源；或定义为同时的二阶相关度为零的光源(二阶相关度函数g²(0)＝0)。

目前，并不存在理想的单光子源，现有的产生单光子的途径主要有相干光衰减法，基于关联双光子产生的可预报单光子源，量子点光致发光，以及基于单发射中心的单光子产生等。

对单光子源产生的基本要求有：

能孤立出单光子发射体，发射效率必须足够高，单光子发射必须有方向性，以利于高效耦合输出，足够长的寿命，适合实际需要的波长以及好的相干性。

目前，评价单光子源性能的关键参数是二阶相关度函数g²，理想的单光子源g²(0)＝0，各种产生单光子源途径的最终目的是使g²(0)尽可能的接近0。

相干光衰减法产生单光子源是目前使用最普遍的方案，原理简单，最常见的，直接对激光光源进行大动态范围衰减，通过测量大动态范围的衰减倍数计算输出光子流速率。

该方案输出光子数的误差较大，相较其他方案g²(0)值也较高。

通过单发射中心产生单光子源是目前已知的g²(0)值较低的方案之一。

然而，该方案需要超低温工作环境，且由于量子点空间和频谱分布随机性以及发射方向的随机性，导致收集效率很低，很难实用化。

公开号为CN103076085A的发明专利申请，是与本发明最接近的方案，该专利申请中述及的基于关联双光子产生可预报单光子源是目前应用较广泛的单光子源之一。

该方案通过自发参量下转换效应产生成对的单光子源，因此，一个光子的探测可以用来预报第二个光子的存在。由于成对光子的产生是随机的，基于关联双光子产生的可预报单光子源，不能保证每次有一个或仅有一个光子对产生，所以g²(0)＞0。

发明内容

本发明的目的在于提出一种可预报单光子源产生装置，一方面提高单光子源的输出稳定度，另一方面有效降低单光子源中的多光子事件。

本发明为了实现上述目的，采用如下技术方案：

一种可预报单光子源产生装置，包括一条主光路、一条一号并联光子支路、一条二号并联光子支路以及一条反馈支路；其中：

在主光路上沿光路传播方向由前向后依次布置有泵浦光源、周期极化晶体和一号分光片；

经过一号分光片分出的反射光进入一号并联光子支路；

经过一号分光片分出的透射光进入二号并联光子支路；

在一号并联光子支路上沿光路传播方向由前向后依次布置有一号带通滤光片、二号分光片、一号单光子探测支路和二号单光子探测支路、与门电路以及超快脉冲发生器；