[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

说明书

一种量子存储器系统包括掺杂的多晶陶瓷光学器件、磁场生成单元和一个或多个泵浦激光器。当磁场生成单元生成磁场时，掺杂的多晶陶瓷光学器件定位于磁场生成单元的磁场内，该一个或多个泵浦激光器光学地耦合到掺杂的多晶陶瓷光学器件，并且掺杂的多晶陶瓷光学器件被掺杂有稀土元素掺杂剂，该稀土元素掺杂剂分布在掺杂的多晶陶瓷光学器件的晶格内，使得至少50％的稀土元素掺杂剂在远离晶格的晶界的位置处被掺杂到晶格的晶粒中。

关联申请的交叉引用

本申请要求2016年5月13日提交的美国临时申请第62/336,170号的权益和优先权，该文献的详细内容通过引用整体并入本文。本申请还要求2017年3月1日提交的美国临时申请第62/465,372号的权益和优先权，该文献的详细内容通过引用整体并入本文。

背景

本公开涉及量子存储器系统和量子中继器系统。更具体地，本公开引入了用于具有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的技术。

发明内容

根据本公开的主题，量子存储器系统包括掺杂的多晶陶瓷光学器件、磁场生成单元和一个或多个泵浦激光器。当磁场生成单元生成磁场时，掺杂的多晶陶瓷光学器件定位于磁场生成单元的磁场内，该一个或多个泵浦激光器光学耦合到掺杂的多晶陶瓷光学器件，并且掺杂的多晶陶瓷光学器件被掺杂有稀土元素掺杂剂，该稀土元素掺杂剂均匀地分布在掺杂的多晶陶瓷光学器件的晶格内。

根据本公开的一个实施例，光学系统包括量子中继器系统、一个或多个磁场生成单元，以及一个或多个泵浦激光器。量子中继器系统包括两个掺杂的多晶陶瓷光学器件和中继器纠缠光学器件。当该一个或多个磁场生成单元生成磁场时，量子中继器系统的每个掺杂的多晶陶瓷光学器件定位于该一个或多个磁场生成单元的磁场内。量子中继器系统的每个掺杂的多晶陶瓷光学器件掺杂有稀土元素掺杂剂，该稀土元素掺杂剂均匀地分布在掺杂的多晶陶瓷光学器件的晶格内。该一个或多个泵浦激光器中的至少一个光学耦合到量子中继器系统的每个掺杂的多晶陶瓷光学器件。此外，中继器纠缠光学器件包括光学地耦合到每个掺杂的多晶陶瓷光学器件的两个纠缠路径和定位成使得每个纠缠路径横穿分束器的分束器。

根据本公开的另一个实施例，制造掺杂的多晶陶瓷光学器件的方法包括混合多个过渡金属配合物和多个稀土金属配合物以形成金属盐溶液，加热金属盐溶液以形成经加热的金属盐溶液，混合经加热的金属盐溶液和有机前体以在经加热的金属盐溶液和有机前体之间引起化学反应，以产生多个掺杂稀土的纳米颗粒，以及烧结该多个掺杂稀土的纳米颗粒以形成掺杂的多晶陶瓷光学器件，该掺杂的多晶陶瓷光学器件具有均匀分布在掺杂的多晶陶瓷光学器件的晶格内的稀土元素掺杂剂。

尽管本文中主要参考一些特定量子存储器系统描述了本公开的概念，但是可以预期这些概念将享有对具有任何配置的量子存储器系统和量子中继器系统的适用性。

附图说明

本公开的特定实施例的以下详细描述能够结合以下附图阅读时被最好地理解，在附图中相同的结构使用相同的附图标记来指示，而且在附图中：

图1是根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的具有有着稀土元素掺杂剂的掺杂的多晶陶瓷光学器件的量子存储器系统的示意图；

图2是根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的图1的稀土元素掺杂剂的成形光谱结构的叠加的基态和激发能态的示意图；

图3A是根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的用于形成图1的掺杂的多晶陶瓷光学器件的前体混合物的示意图；

图3B是根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的用于形成图1的掺杂的多晶陶瓷光学器件的多个掺杂稀土的纳米颗粒的示意图；

图3C是根据本文所示和所描述的一个或多个实施例的用于形成图1的掺杂的多晶陶瓷光学器件的金属盐混合物的示意图；