[实用新型]一种多自由度混合纠缠W态光子的产生系统

摘要

本实用新型公开了一种多自由度混合纠缠W态光子的产生系统，包括第一混合纠缠单元、第二混合纠缠单元、偏振纠缠单元和纠缠交换单元；第一混合纠缠单元用于产生轨道角动量-偏振纠缠光子对；第二混合纠缠单元用于产生线动量-偏振纠缠光子对；偏振纠缠单元用于产生互为垂直的偏振纠缠光子对；所述纠缠交换单元用于将所述轨道角动量-偏振纠缠光子对、线动量-偏振纠缠光子对和互为垂直的偏振纠缠光子对进行纠缠交换，获得多自由度混合纠缠W态光子。本实用新型的产生系统结构简单，使用方便，可稳定产生多自由度混合纠缠W态光子，该W态光子有利于提高量子通信的安全性，其具有强纠缠特性和抗比特丢失能力，消减了噪声、消相干等因素的影响。

主权项

一种多自由度混合纠缠W态光子的产生系统，其特征在于，包括第一混合纠缠单元、第二混合纠缠单元、偏振纠缠单元和纠缠交换单元；第一混合纠缠单元的输出端、第二混合纠缠单元的输出端和偏振纠缠单元的输出端分别与所述纠缠交换单元连接；所述第一混合纠缠单元用于产生轨道角动量‑偏振纠缠光子对；所述第二混合纠缠单元用于产生线动量‑偏振纠缠光子对；所述偏振纠缠单元用于产生互为垂直的偏振纠缠光子对；所述纠缠交换单元用于将所述轨道角动量‑偏振纠缠光子对、线动量‑偏振纠缠光子对和互为垂直的偏振纠缠光子对进行纠缠交换，获得多自由度混合纠缠W态光子；所述第一混合纠缠单元包括第一泵浦源、BBO晶体、第一全反射镜、第二全反射镜、第一Q‑plate相位板、第一单模光纤和第一λ/4玻片；所述第一泵浦源用于产生泵浦光；所述泵浦光经所述BBO晶体后产生第一轨道角动量纠缠光子对，且所述第一轨道角动量纠缠光子对被分为第一光束和第二光束，第一光束经过所述第一全反射镜后输出，第二光束依次经过所述第二全反射镜、第一Q‑plate相位板、第一单膜光纤和第一λ/4玻片后，第一轨道角动量纠缠光子对转化为轨道角动量‑偏振纠缠光子对；所述第二混合纠缠单元包括线动量转换单元、第三全反射镜、第四全反射镜、第五全反射镜、第二Q‑plate相位板、第二单模光纤和第二λ/4玻片；照射至所述BBO晶体上的泵浦光部分透射过BBO晶体，透射光束经过所述第三全反射镜再次反射至所述BBO晶体，产生第二轨道角动量纠缠光子对，且所述第二轨道角动量纠缠光子对被分为第三光束和第四光束，第三光束依次经过所述第四全反射镜和线动量转换单元后输出，第四光束依次经过所述第五全反射镜、第二Q‑plate相位板、第二单模光纤和第二λ/4玻片后，第二轨道角动量纠缠光子对转化为线动量‑偏振纠缠光子对；所述偏振纠缠单元包括第二泵浦源、PPKTP晶体、第六全反射镜和第七全反射镜；所述第二泵浦源用于产生泵浦光，所述泵浦光经过所述PPKTP晶体后产生互为垂直的偏振纠缠光子对，且所述偏振纠缠光子对被分为第五光束和第六光束，第五光束经过所述第六全反射镜后输出，第六光束经过所述第七全反射镜后改变方向，进入所述纠缠交换单元；所述纠缠交换单元包括依次设置的第八全反射镜、第一分束器、第二分束器和偏振分束器，还包括分别连接在所述偏振分束器输出端的第一单光子探测器和第二单光子探测器；所述第一λ/4玻片输出的轨道角动量‑偏振纠缠光子对通过第八全反射镜后到达所述第一分束器，所述第二λ/4玻片输出的线动量‑偏振纠缠光子对直接到达第一分束器，第一分束器经到达其的光子进行耦合后输出至所述第二分束器；所述第七全反射镜输出的偏振纠缠光子对直接到达所述第二分束器，第二分束器将到达其的光子进行耦合后输出至所述偏振分束器。