[发明专利]包括掺杂的多晶陶瓷光学器件的量子存储器系统和量子中继器系统及其制造方法

权利要求书

1.一种量子存储器系统，包括掺杂的多晶陶瓷光学器件、磁场生成单元、存储光子生成器和一个或多个泵浦激光器，其中：

当所述磁场生成单元生成磁场时，所述掺杂的多晶陶瓷光学器件定位于所述磁场生成单元的磁场内；

所述一个或多个泵浦激光器光学地耦合到所述掺杂的多晶陶瓷光学器件；以及

所述掺杂的多晶陶瓷光学器件掺杂有稀土元素掺杂剂，所述稀土元素掺杂剂均匀地分布在所述掺杂的多晶陶瓷光学器件的晶格内；

所述存储光子生成器光学地耦合到所述掺杂的多晶陶瓷光学器件，并且在结构上被配置用于输出纠缠存储光子对，所述纠缠存储光子对包括与第二纠缠存储光子纠缠的第一纠缠存储光子。

2.根据权利要求1所述的量子存储器系统，其中所述一个或多个泵浦激光器被配置为照射所述掺杂的多晶陶瓷光学器件并且在所述掺杂的多晶陶瓷光学器件的所述稀土元素掺杂剂内生成成形的光谱结构。

3.根据权利要求2所述的量子存储器系统，其中所述稀土元素掺杂剂被配置为当(i)存储光子将所述稀土元素掺杂剂的成形的光谱结构的叠加从第一分裂基态转移到激发能态，以及(ii)在接收到由所述一个或多个泵浦激光器输出的第一泵浦脉冲时，所述第一泵浦脉冲将所述稀土元素掺杂剂的成形的光谱结构的叠加从所述激发能态转移到第二分裂基态时，吸收横穿所述掺杂的多晶陶瓷光学器件的存储光子；以及

所述稀土元素掺杂剂被配置成当(i)在接收到由所述一个或多个泵浦激光器输出的第二泵浦脉冲时，所述稀土元素掺杂剂的成形的光谱结构的叠加从所述第二分裂基态转移到所述激发能态时，以及(ii)所述稀土元素掺杂剂的成形的光谱结构的叠加在延迟时段之后自动地释放所述存储光子，使得所述存储光子离开所述掺杂的多晶陶瓷光学器件时，释放所述存储光子。

4.根据权利要求1所述的量子存储器系统，其中所述掺杂的多晶陶瓷光学器件包括氧化钇、氧化锆或其组合。

5.根据权利要求1所述的量子存储器系统，其中所述掺杂的多晶陶瓷光学器件是无空隙的。

6.根据权利要求1所述的量子存储器系统，其中：

所述掺杂的多晶陶瓷光学器件包括掺杂的多晶陶瓷光波导，所述掺杂的多晶陶瓷光波导具有多晶陶瓷芯和围绕所述多晶陶瓷芯的包层；

所述包层包括低于所述多晶陶瓷芯的折射率的折射率；并且

所述掺杂的多晶陶瓷光波导的所述多晶陶瓷芯掺杂有均匀地分布在所述多晶陶瓷芯的晶格内的稀土元素掺杂剂。

7.根据权利要求1所述的量子存储器系统，其中所述稀土元素掺杂剂包括铒、铥、镨或其组合。

8.根据权利要求1所述的量子存储器系统，其中所述稀土元素掺杂剂包括所述掺杂的多晶陶瓷光学器件的总分子量的0.05％至0.15％之间。

9.根据权利要求1所述的量子存储器系统，其中所述一个或多个泵浦激光器包括光学地耦合到所述掺杂的多晶陶瓷光学器件的第一端的第一泵浦激光器和光学地耦合到所述掺杂的多晶陶瓷光学器件的第二端的第二泵浦激光器。

10.根据权利要求1所述的量子存储器系统，还包括光学循环器，所述光学循环器光学地耦合到所述掺杂的多晶陶瓷光学器件的第一端，其中：

所述光学循环器包括第一光学端口、第二光学端口和第三光学端口；

所述光学循环器定位于存储光子生成器和所述掺杂的多晶陶瓷光学器件的第一端之间，使得所述光学循环器的第一光学端口光学地耦合到所述存储光子生成器，并且所述第二光学端口光学地耦合到所述掺杂的多晶陶瓷光学器件的第一端；

所述光学循环器定位于所述一个或多个泵浦激光器中的至少一个与所述掺杂的多晶陶瓷光学器件的第一端之间，使得所述光学循环器的第一光学端口光学地耦合到所述一个或多个泵浦激光器中的至少一个并且所述第二光学端口光学地耦合到所述掺杂的多晶陶瓷光学器件的第一端；并且

所述光学循环器的第三光学端口光学地耦合到波分复用器。