[发明专利]一种高维量子纠缠光源光学系统

说明书

本申请公开一种高维量子纠缠光源光学系统，包括：泵浦激光源；微观透镜阵列，位于所述泵浦激光源的出光侧；非线性晶体，贴附在所述微观透镜阵列远离所述泵浦激光源的一侧；所述微观透镜阵列和所述非线性晶体相互平行；所述泵浦激光源为连续泵浦激光源；所述泵浦激光源出射光的相干长度大于所述微观透镜阵列的对角线长度。以解决传统制备量子纠缠态的光学系统尺寸较大，导致系统容易受到外界振动和扰动的影响，造成系统不够稳定和通用性差的问题，以及传统的制备量子纠缠态的光学系统无法实现对光场有效控制的问题。

本申请要求在2020年5月11日提交中国专利局、申请号为202010390372.5、发明名称为“一种高维量子纠缠光源光学系统”的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。

技术领域

本申请涉及量子纠缠技术领域，具体的涉及一种高维量子纠缠光源光学系统。

背景技术

量子信息技术已经成为21世纪最活跃、最重要的科学研究领域之一。由于在众多量子系统中，相比于超导和原子系统复杂的相互作用和控制时序，光子系统易于编码，并具有可以在多个自由维度上进行操作的优势，因此以光子为基础的量子光学在量子信息技术的研究中具有可观的前景。

在量子光学的众多的研究方向中，实现并有效操控高维度量子纠缠一直是该领域的核心所在。高维纠缠的量子系统可以为量子计算和模拟提供更多的资源和能力；可以增强对贝尔不等式和EPR(Einstein-Podolsky-Rosen)不等式的违背；在量子通讯中具备更大的容量和更强的抗干扰能力。但是，传统的制备量子纠缠光源光学系统存在系统尺寸较大的问题，系统尺寸较大则会导致系统容易受到外界环境的振动和扰动影响，造成系统不够稳定和通用性差的问题；另外，传统的制备量子纠缠态光源光学系统无法实现对光场的有效控制。

发明内容

本申请提供一种高维量子纠缠光源光学系统，以解决传统制备量子纠缠光源光学系统尺寸较大，导致系统容易受到外界振动和扰动的影响，造成系统不够稳定和通用性差的问题，以及传统的制备量子纠缠光源光学系统无法实现对光场的有效控制的问题。

一种高维量子纠缠光源光学系统，包括：

泵浦激光源；

微观透镜阵列，位于所述泵浦激光源的出光侧；

非线性晶体，贴附在所述微观透镜阵列远离所述泵浦激光源的一侧；

所述微观透镜阵列和所述非线性晶体相互平行；所述泵浦激光源为连续泵浦激光源；所述泵浦激光源出射光的相干长度大于所述微观透镜阵列的对角线长度。

由以上技术方案可知，本申请提供的一种高维量子纠缠光源光学系统，包括：泵浦激光源；微观透镜阵列，位于所述泵浦激光源的出光侧；非线性晶体，贴附在所述微观透镜阵列远离所述泵浦激光源的一侧；所述微观透镜阵列和所述非线性晶体相互平行；所述泵浦激光源为连续泵浦激光源；所述泵浦激光源出射光的相干长度大于所述微观透镜阵列的对角线长度。通过本申请提供的一种高维量子纠缠光源光学系统，利用微观透镜体积小，易集成的特点，将微观透镜阵列与非线性晶体贴附在一起，可以实现将整个光学系统集成于一个或几个芯片上，缩小了整个光源光学系统的尺寸，可以避免由于尺寸过大容易受到周边环境振动和扰动的影响，以保证整个光学系统更加稳定的运行，增强光学系统的可通用性，以及可以实现光学系统的小型化和集成化。利用微观透镜灵活的光场调控能力，可以通过二维的结构设计，对光的相位、偏振、振幅等的任意操控，实现对泵浦激光源发出的光进行路径分束、聚焦和调制，以达到对光场的有效控制。同时结合非线性晶体，实现通过紧凑型的大规模非线性自发参量下转换过程，制备高质量的高维量子纠缠光源，可大幅度提高量子纠缠的维度。本申请提供的高维量子纠缠光源光学系统制备工艺简单、成本较低，适合普遍应用和大规模生产。

附图说明