[发明专利]一种自旋-轨道角动量耦合的混合纠缠态产生系统及方法

权利要求书

1.一种自旋-轨道角动量耦合的混合纠缠态产生系统，其特征在于，包括泵浦光源、自旋-轨道角动量耦合的混合纠缠态转化单元、信号光子分选单元和信号光子模式色散补偿单元，其中：

所述泵浦光源用于产生连续的高斯光束；

所述自旋-轨道角动量耦合的混合纠缠态转化单元用于将单光子转化成自旋-轨道角动量的混合纠缠态，获得自旋-轨道角动量纠缠光子对，并分离信号光子与闲置光子；

所述信号光子分选单元用于将输入的信号光子进行l值分选，得到有区分的奇数/偶数轨道角动量值光子态；所述信号光子分选单元包括第一分束器、第一达夫棱镜、第一全反射镜、第二全反射镜、第二达夫棱镜和第二分束器；信号光子进入信号光子分选单元，所述第一分束器将通过的单光子分为第一光束和第二光束；第一达夫棱镜、第一全反射镜依次设置在该第一光束所在路径上；第二全反射镜、第二达夫棱镜依次设置在该第二光束所在路径上；所述第一光束和第二光束的交汇处设有第二分束器；所述第一达夫棱镜和第二达夫棱镜相对设置，且在空间上具有夹角；

所述信号光子模式色散补偿单元用于对l值为偶数的信号光子进行光程差补偿，使其具有与l值为奇数的信号光子相同的相位；所述信号光子模式色散补偿单元包括偏振分束器、第三全反射镜、第四全反射镜、电光调制器和第五全反射镜；所述偏振分束器将通过的单光子分为第一光束和第二光束；第三全反射镜、第四全反射镜、电光调制器、第五全反射镜依次设置在该第一光束所在路径上；且第五全反射镜、电光调制器、第四全反射镜、第三全反射镜依次设置在该第二光束所在路径上；

所述自旋-轨道角动量耦合的混合纠缠态转化单元包括依次连接的第一透镜、第二透镜、自发参量下转换装置、空间光调制器和单光子探测器；所述第一透镜用于对泵浦光进行准直；所述第二透镜用于对泵浦光进行聚焦；所述自发参量下转换装置为周期极化磷酸氧钛钾晶体，用于实现第一型关联的自发参量下转换；

所述信号光子进入信号光子分选单元；所述闲置光子进入空间光调制器；其中，所述空间光调制器和单光子探测器配置为对进入的闲置光子进行投影测量，检测信号光子的量子态是否发生改变,并将测量结果反馈至信号光子模式色散补偿单元。

2.根据权利要求1所述的混合纠缠态产生系统，其特征在于，所述第一分束器、第二分束器的分束比均为50:50。

3.根据权利要求1所述的混合纠缠态产生系统，其特征在于，所述第一全反射镜和第二全反射镜均为镀有高反膜的全反射镜。

4.根据权利要求1所述的混合纠缠态产生系统，其特征在于，所述电光调制器通过电光调制效应将经过的l值为偶数的信号光子的折射率改变，l值为奇数的信号光子不产生反应，用于使奇数/偶数l值的信号光子防止模式色散，最终得到输出的信号光子。