[发明专利]一种任意维度Werner态的制备装置及制备方法

说明书

本发明涉及一种任意维度Werner态的制备装置及制备方法，在二维Werner态的制备过程中，利用光子的偏振信息，制备极化态S_R1，S_R2，S_T，通过调整半波片的度数进行二次极化态制备，最后调节衰减片即可得到二维Werner态。三维Werner态的制备则在极化态S_R1，S_R2，S_T制备的基础上引入光子的路径信息，通过半波片来调节极化态的路径，使得极化态每次注入两条不同的路径，从而得到三维的Werner态。更高维度的Werner态的制备，只需在此基础上继续增加光子的路径信息，即通过BD增加路径，则可实现任意维度的Werner态的制备。

技术领域

本发明涉及一种任意维度Werner态的制备装置及制备方法，属于量子信息处理领域。

背景技术

Werner态是量子信息中非常重要的一种两体混态，具有幺正变化后密度矩阵不变的特性，即：

Werner态在量子信息领域被广泛研究，虽然目前二维Werner态的制备非常容易实现，只需要在最大纠缠态的基础上掺入一些白噪声，但是三维四维甚至更高维度的Werner态的制备较为困难。目前还没有这样一种适用于任意维度Werner态的制备方式被提出。

中国专利文献CN107608158A公开了一种简单可靠的制备任意Werner态的方法，包括纠缠光源的制备阶段和一个构建可控的去极化信道阶段，前者通过使用激光泵浦非线性晶体产生自发参量下转换过程来纠缠光子对，后者使用可控的去极化信道作用在其中一个光子上引入完全混态，所用的非线性晶体采用三明治型晶体，其包括两块BBO晶体，以及在所述两块BBO晶体之间放置的一片真零阶半波片；所述可控的去极化信道由Sagnac环、完全消相位通道和态的叠加三部分组成，Sagnac环为矩形结构，并在其中两片反射镜之间放置一片半波片；完全消相位通道由两块消相位晶体以及它们之间的半波片组成；态的叠加部分包含一块BS。但该专利只是利用光子极化信息实现了任意参数二维Werner态的制备，并不能实现任意维度Werner态的制备。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种任意维度Werner态的制备装置。

本发明还提供了上述任意维度Werner态的制备装置的制备方法。

术语解释：

1.BBO：偏硼酸钡晶体。

2.BD：双折射方解石晶体，竖直方向的偏振光直接穿过，水平方向的偏振光发生走离。

3.BS：50：50分束器，等比例分光，与光的偏振方向无关。

4.PBS：极化分束器，按偏振方向将光分为水平方向的偏振光和竖直方向的偏振光。

5.半波片的角度：半波片的快轴与竖直方向的夹角，HWP@0°表示半波片的角度为0°，即半波片的快轴是竖直方向的；HWP@90°表示半波片的角度为90°，即半波片的快轴是水平方向的；HWP@45°表示半波片的角度为45°，即半波片的快轴与竖直方向成45°夹角。

经过HWP@0°，水平方向的偏振光|H仍然为水平方向的偏振光|H，竖直方向的偏振光相位反转，由|V变为-|V；

经过HWP@45°，竖直方向的偏振光|V输出为水平方向的偏振光|H，水平方向的偏振光|H输出为竖直方向的偏振光|V；

经过HWP@90°，对竖直方向的偏振光|H的相位反转，由|H转换为-|H，竖直方向的偏振光|V仍然输出竖直方向的偏振光|V。

本发明的技术方案为：