[发明专利]稳定量子光源的方法及稳定量子光源

说明书

本申请提供一种稳定量子光源的方法及稳定量子光源，所述方法主要是用于将一束相干光分束成第一光束与第二光束，并将第二光束调节到单光子强度进行输出；对接收的第一光束并进行光强探测获得对应第一光束的光强值；依据预存的多个历史时间节点的光强值以及当前时间节点获取的光强值进行回归分析，以预测获得下一时间节点的光强值，并基于所预测的光强值获得光强偏移值以调整所产生的相干光以使所述第二光束稳定输出。

技术领域

本申请涉及量子通信技术领域，特别是涉及一种稳定量子光源的方法及稳定量子光源。

背景技术

弱光强激光光源在光学、通信、遥感探测、工业生产等各个领域都有着重要的作用。具体而言，在量子光学的光学干涉实验，量子保密通信，连续变量的量子计算以及量子测量、量子成像中都有重要的意义。在这些实验中，激光光源的光强稳定性非常重要。比如在量子密钥分发协议中，诱骗态技术的实现完全依赖于激光光源的光强稳定性。只有在光强稳定的情况下，通信双方才能通过诱骗态方法来准确估计窃听者所能获取的信息的上限。传统的强光激光器中，由于光强的涨落相对于光强本身非常微弱，因而光强涨落所引起的影响往往可以忽略不计。然而，在弱光强激光光源里，光强涨落造成的影响非常大，从而对量子光学、量子信息的理论研究和实际应用造成了阻碍。

目前出现了不同的弱光强激光光源的设计方案，其中有的是基于强激光进行衰减产生弱光，比如ID Quantique公司推出的窄脉冲光源ID300，其主要通过一个可调的光学衰减器将亚纳秒(300ns)的激光脉冲衰减到单光子的级别；有的是通过缩短脉冲时间来产生光强较弱的脉冲激光，比如国盾量子公司的QCL-100高速皮秒脉冲激光器，其通过窄脉冲成形技术来压缩脉冲长度，在确保消光比(30dB)的同时，可以保证较高的工作频率(1.25GHz)。

但在这些相关技术中，为了确保光强的稳定，激光光源的工作频率必须保持在较低值；一旦频率提高，或者脉冲被进一步地缩窄，那么激光光源的光强就会出现较强的抖动。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本申请的目的在于提供一种稳定量子光源的方法及稳定量子光源，用于解决现有技术中量子光源输出不稳定的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本申请的第一方面提供一种稳定量子光源，包括相干光源，强度调制模块，光强探测模块，以及数据分析模块；其中，所述相干光源用于产生一束相干光；所述强度调制模块用于将所述束相干光分束成第一光束与第二光束，并将所述第二光束调节到单光子强度进行输出；所述光强探测模块用于对接收的所述第一光束并进行光强探测，获得对应所述第一光束的电信号；所述数据分析模块用于依据预存的多个历史时间节点的光强值以及当前时间节点获取的所述电信号对应的光强值进行回归分析，以预测获得下一时间节点的光强值，并基于所预测的光强值获得光强偏移值以调整所述相干光源产生的相干光，以使所述第二光束稳定输出。

在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述相干光源为激光器；所述激光器为强光连续波模式激光器。

在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述强度调制模块包括：分光单元以及衰减单元；其中，所述分光单元用于将所述束相干光分束成第一光束与第二光束；所述衰减单元用于将所述第二光束进行衰减调制到单光子强度后予以输出；所述第二光束的直径小于所述第一光束的直径，所述第二光束为弱相干光。

在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述光强探测模块包括探测单元以及转换单元；其中，所述探测单元用于将所述第一光束转换为对应所述第一光束光强的模拟电信号；所述转换单元，用于将所述模拟电信号转换为对应所述第一光束光强的数字电信号。

在本申请的第一方面的某些实施方式中，所述探测单元为将真空涨落光信号转化为强度涨落模拟电信号的零差探测器，所述模拟电信号呈高斯分布；所述转换单元为将模拟电信号转化为数字电信号的ADC转换器。