[发明专利]一种基于钻石光力腔的频率无缝连接的态转换系统和方法

权利要求书

1.一种基于钻石光力腔的频率无缝连接的态转换系统，其特征在于，包括至少一个量子节点，其中，每个量子节点均包括钻石光力腔结构；

还包括均分别作用在每个钻石光力腔结构上的第一激发装置、第二激发装置和第三激发装置；

所述第一激发装置用于分别向每个钻石光力腔结构提供第一激发光，所述第二激发装置用于分别向每个钻石光力腔结构提供第二激发光，所述第三激发装置用于分别向每个钻石光力腔结构提供第三激发光；

对于任一个钻石光力腔结构，用于在对应的第一激发光和第二激发光的共同作用下，完成对应的量子节点从自旋态向机械态的无缝转换或从机械态向自旋态的无缝转换；还用于在对应的第三激发光的作用下，完成对应的量子节点从机械态向光学态的无缝转换或从光学态向机械态的无缝转换；

在任一个量子节点中，钻石光力腔结构包括表面镶嵌有氮空位色心的钻石光力腔，且氮空位色心包括含有两个跃迁通道的三能级结构；

则在任一个量子节点中，所述第一激发装置具体用于按照第一预设激发时长，向氮空位色心中的三能级结构的其中一个跃迁通道提供第一激发光；所述第二激发装置具体用于在所述第一激发装置向三能级结构的其中一个跃迁通道提供第一激发光的同时，按照所述第一预设激发时长，向对应的三能级结构的另外一个跃迁通道提供第二激发光；所述第三激发装置具体用于在所述第一激发装置提供第一激发光以及所述第二激发装置提供第二激发光之后，按照第二预设激发时长，向对应的钻石光力腔结构上的钻石光力腔提供第三激发光；

在任一个量子节点中，氮空位色心具体用于按照所述第一预设激发时长，在对应的第一激发光和第二激发光的同时作用下，完成对应的量子节点从自旋态向任意频率的机械态的转换或从机械态向任意频率的自旋态的转换；钻石光力腔具体用于按照第二预设激发时长，在对应的第三激发光的作用下，完成机械态向任意频率的光学态的转换或从光学态向任意频率的机械态的转换。

2.根据权利要求1所述的基于钻石光力腔的频率无缝连接的态转换系统，所述第一预设激发时长为π/2η，所述第二预设激发时长为π/2G；

其中，η为等效机械态-自旋态相互作用强度，G为等效光子态-机械态相互作用强度。

3.根据权利要求1所述的基于钻石光力腔的频率无缝连接的态转换系统，当量子节点的数量大于1时，所述基于钻石光力腔的频率无缝连接的态转换系统还包括每相连两个量子节点之间耦合连接的微纳光纤；

微纳光纤，用于提供每相连的两个量子节点之间的光学态转换的信息传输通道，按照预设传输时长，完成每相连的两个量子节点之间的光学态的无缝转换。

4.根据权利要求3所述的基于钻石光力腔的频率无缝连接的态转换系统，其特征在于，所述预设传输时长为其中，g为光学态-光纤耦合系数。

5.一种基于钻石光力腔的频率无缝连接的态转换方法，其特征在于，采用权利要求1至4任一项所述的基于钻石光力腔的频率无缝连接的态转换系统进行态转换，包括以下步骤：

步骤1A：对于任一个量子节点，利用第一激发装置发出第一激发光，以及利用第二激发装置发出第二激发光，并将第一激发光和第二激发光同时作用于对应的钻石光力腔结构上，完成对应的量子节点从自旋态向机械态的无缝转换；

步骤2A：关闭所述第一激发装置和所述第二激发装置，利用第三激发装置发出第三激发光，并将第三激发光作用于对应的钻石光力腔结构上，完成对应的量子节点从机械态向光学态的无缝转换；

或者，

步骤1B：对于任一个量子节点，利用所述第三激发装置发出第三激发光，并将第三激发光作用于对应的钻石光力腔结构上，完成对应的量子节点从光学态向机械态的无缝转换；

步骤2B：关闭所述第三激发装置，利用所述第一激发装置发出第一激发光，以及利用所述第二激发装置发出第二激发光，并将第一激发光和第二激发光同时作用于对应的钻石光力腔结构上，完成对应的量子节点从机械态向自旋态的无缝转换。