[发明专利]一种拓扑保护的量子纠缠光源及光子纠缠态生成方法

权利要求书

1.一种拓扑保护的量子纠缠光源，其特征在于，包括由多个波导谐振环排成二维阵列、马赫曾德尔干涉仪；所述二维阵列中的波导谐振环称为主环，其中任意两相邻主环之间均通过一个连接环进行倏逝波耦合连接，使得所述二维阵列满足反常弗洛凯拓扑绝缘体，所述连接环为波导谐振环；所述马赫曾德尔干涉仪与所述二维阵列的边缘上任一所述主环通过倏逝波耦合连接，用于对输入的泵浦光的分束比和相位进行调制后输入所述反常弗洛凯拓扑绝缘体，对所述反常弗洛凯拓扑绝缘体上下两个边界态同时泵浦；其中泵浦光的波长位于所述反常弗洛凯拓扑绝缘体的拓扑边界态存在的区间内。

2.如权利要求1所述的量子纠缠光源，其特征在于，所述连接环作为主环间的耦合载体，满足主环间在频谱上的能量转移效率始终大于50％。

3.如权利要求1所述的量子纠缠光源，其特征在于，通过调节所述泵浦光的强度，控制所述泵浦光在所述反常弗洛凯拓扑绝缘体内传输时引起四波混频发生的概率。

4.如权利要求1或2或3所述的量子纠缠光源，其特征在于，所述二维阵列为M×N二维阵列；其中M为每行主环的个数，N为每列主环的个数。

5.如权利要求1或2或3所述的量子纠缠光源，其特征在于，所述泵浦光通过所述马赫曾德尔干涉仪后以顺时针或者逆时针方向进入所述二维阵列。

6.如权利要求1所述的量子纠缠光源，其特征在于，所述马赫曾德尔干涉仪的第一环路中设置一第一电控相移器，用于引入额外相位θ对输入的泵浦光的分束比进行调制，所述马赫曾德尔干涉仪的第二环路中设置第二电控移相器，用于引入额外相位对输入的泵浦光的相位进行调制。

7.一种基于权利要求1所述量子纠缠光源的光子纠缠态生成方法，其步骤包括：

1)先控制泵浦光的频率在反常弗洛凯拓扑绝缘体的拓扑边界态的频率范围内；然后将所述泵浦光输入马赫曾德尔干涉仪；

2)马赫曾德尔干涉仪对输入的泵浦光进行调制，使泵浦光等强度的从上下端口耦合进所述反常弗洛凯拓扑绝缘体；当泵浦光的强度小于设定值，泵浦光在所述反常弗洛凯拓扑绝缘体内传输时引起四波混频在同一时刻发生的概率远小于1时，同一时刻产生一对光子，在输出端得到赝自旋向上与向下编码的拓扑保护两光子纠缠态；当泵浦强度进一步提高，得到多光子态输出。