[发明专利]用于量子计算应用的双色激光器

权利要求书

1.一种多频率激光系统，所述多频率激光系统包括：

主振荡器，所述主振荡器被配置为生成主要光束；

臂分束器，所述臂分束器被配置为将所述主要光束分离成第一光束和第二光束，所述第一光束被提供至主模式臂以用于生成主模式光束，并且所述第二光束被提供至边带模式臂以用于生成边带模式光束；并且

所述边带光束臂包括：

调制器，所述调制器被配置为调制所述第二光束以生成包括边带的光束；

滤波器，所述滤波器被配置为从包括边带的所述光束中选择特定的边带模式以生成选定边带光束；

放大器腔，所述放大器腔被配置为放大所述特定的边带模式并抑制所述选定边带模式的其它剩余模式；和

声光调制器，所述声光调制器被配置为使经放大的选定边带光束的每种模式的频率移位，以生成边带模式光束，

其中以协调方式向一个或多个原子对象提供所述主模式光束和所述边带模式光束以实施量子门。

2.根据权利要求1所述的多频率激光系统，其中所述滤波器是由控温烘箱维持在恒定温度下的校准器。

3.根据权利要求1所述的多频率激光系统，其中所述主模式臂和所述边带模式臂各自包括一组非线性光学元件。

4.根据权利要求3所述的多频率激光系统，其中所述一组非线性光学元件包括二次谐波生成腔。

5.根据权利要求3所述的多频率激光系统，其中，当作为非同传光束提供所述主模式光束和所述边带模式光束时，经由启用双通声光调制器来将所述主模式光束和所述边带模式光束锁相到本地振荡器，所述双通声光调制器位于所述一组非线性光学元件上游的所述主模式臂的光学路径以及所述边带模式臂的光学路径中。

6.根据权利要求3所述的多频率激光系统，其中在所述一组非线性光学元件的下游测量所述主模式光束和所述边带模式光束的频率之间的相对差。

7.根据权利要求6所述的多频率激光系统，所述多频率激光系统还包括声光调制器，所述声光调制器位于所述主模式臂的所述一组非线性光学元件以及所述边带模式臂的所述一组非线性光学元件的上游，所述声光调制器被配置为基于对所述相对差的测量来锁相所述主模式光束和所述边带模式光束。

8.根据权利要求1所述的多频率激光系统，其中基于为包括所述多频率激光系统的量子计算机定义的量子位空间的两种状态之间的能量差来确定所述主模式光束和所述边带模式光束之间的相对能量差。

9.根据权利要求1所述的多频率激光系统，其中，当所述主模式光束和所述边带模式光束是同传光束时，使用射频振荡器来稳定所述主模式光束和所述边带模式光束之间的相对相位差。

10.根据权利要求1所述的多频率激光系统，所述多频率激光系统还包括伺服系统，所述伺服系统被配置为稳定所述主模式光束和所述边带模式光束之间的相对相位差和/或相对频率差，其中所述伺服系统接收至少一个本地振荡器信号和直接数字频率合成器(DDS)信号作为输入。