[发明专利]量子比特的制备方法及装置

权利要求书

1.一种量子比特的制备装置，其特征在于，包括：依次连接的单光子源、起偏器和改进型不等臂马赫曾德干涉仪，其中：

所述改进型不等臂马赫曾德干涉仪包括偏振分束器、第一光波导、第二光波导、3dB耦合器、位于第一光波导或第二光波导形成的传输路径上的相位调制器和位于第一光波导或第二光波导形成的传输路径上的偏振旋转器；所述第一光波导的长度大于所述第二光波导的长度，所述偏振分束器的输入端和所述起偏器连接，所述偏振分束器的第一输出端和所述第一光波导的输入端连接，所述偏振分束器的第二输出端和所述第二光波导的输入端连接，所述第一光波导和第二光波导的输出端分别与所述3dB耦合器的输入端连接；

所述起偏器，用于将所述单光子源发射的单光子处理后输出偏振角为α的偏振光，α的取值范围为0度至360度；

所述偏振分束器，用于将所述偏振角为α的偏振光分束后形成两个不同偏振方向的偏振光；

所述第一光波导和第二光波导用于分别传输所述两个不同偏振方向的偏振光；其中，偏振旋转器，用于将沿着所述偏振旋转器对应的光波导传输的偏振光的偏振角旋转第一预设角度以使得所述第一光波导和第二光波导输出的偏振光的偏振角相同；相位调制器，用于将沿着所述相位调制器对应的光波导传输的偏振光的相位调制第二预设角度φ，所述第二预设角度φ的取值范围为0度至360度；

所述3dB耦合器，用于将所述第一光波导和第二光波导输出的光叠加形成量子比特。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述偏振分束器，用于将来自起偏器的出射光分束为水平偏振方向和垂直偏振方向的出射光。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述偏振旋转器，用于将来自偏振分束器的出射光的偏振旋转90度。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，

所述装置还包括控制器，用于控制所述起偏器输出的偏振光的偏振角α和所述相位调制器调制的所述第二预设角度φ的取值。

5.根据权利要求1至4任一项所述的装置，其特征在于，所述相位调制器位于所述第一光波导形成的传输路径上，所述偏振旋转器位于所述第二光波导形成的传输路径上。

6.一种量子比特的制备方法，其特征在于，应用于权利要求1至5任一项所述的装置，所述方法包括：

起偏器将单光子源发射的单光子处理后输出偏振角为α的偏振光，α的取值范围为0度至360度；

偏振分束器将所述偏振角为α的偏振光分束后形成两个不同偏振方向的偏振光；

第一光波导和第二光波导分别传输所述两个不同偏振方向的偏振光，其中，在传输过程中，偏振旋转器将沿着所述偏振旋转器对应的光波导传输的偏振光的偏振角旋转第一预设角度以使得所述第一光波导和第二光波导输出的偏振光的偏振角相同；相位调制器将沿着所述相位调制器对应的光波导传输的偏振光的相位调制第二预设角度φ，φ的取值范围为0度至360度；

所述3dB耦合器将所述第一光波导和第二光波导输出的光叠加形成量子比特。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述偏振分束器将所述偏振角为α的偏振光分束后形成两个不同偏振方向的偏振光，具体包括：

所述偏振分束器将所述偏振角为α的偏振光分束后形成水平方向的偏振光和竖直方向的偏振光。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述相位调制器位于第一光波导形成的传输路径上，所述偏振旋转器位于第二光波导形成的传输路径上，且所述第一光波导传输所述竖直方向的偏振光，所述第二光波导传输所述水平方向的偏振光时，所述3dB耦合器输出的量子比特为前后时序脉冲叠加态的量子比特：cosα|F>+exp(iφ)sinα|S>，其中，|F>为前时序脉冲态的量子比特；|S>为后时序脉冲态的量子比特。