[发明专利]一种多光子纠缠光源

说明书

本发明提供一种多光子纠缠光源，用于输出宏观尺度多光子多维度纠缠光，包括单模激光器和调整组件，其中，单模激光器，用于双向输出两束激光；调整组件设置于两束激光的光路上，用于将两束激光的激光束体积调整到小于单模激光器的相干体积，并将两束激光的激光束面积调整到小于单模激光器的相干面积，输出宏观尺度多光子多维度纠缠光。可见，使用本发明所描述的多光子纠缠光源，能够产生多光子多维度纠缠光，从而满足多光子数纠缠的要求，进而提高量子探测信噪比，并有助于解决如量子计算等量子信息技术的多领域中的量子退相干问题。

技术领域

本发明涉及光学器材领域，具体而言，涉及一种多光子纠缠光源。

背景技术

随着量子信息技术的不断发展，以现有的多光子纠缠光生成技术来看，纠缠光子数已经可以达到10～20个，足以满足目前的实验及其他情况的需求。然而，在实践中发现，在对量子计算、远距离目标量子探测和量子成像等应用中，现有的多光子纠缠光生成技术还不能达到理想的效果，因此仍需要更多光子数的纠缠来满足更高的需求。

为了达到上述的更高的需求，量子计算需要使许多量子位发生纠缠，其中，以量子纠缠为基础的远距离目标的量子探测和量子成像仍需要更多的纠缠光子数，以提高量子探测信噪比。

另一方面，在量子信息技术的各个领域中，都面临着量子退相干效应导致量子信息丢失的问题，尤其是量子计算、量子通信、量子远距离目标探测以及成像领域中，纠缠光子要在复杂的外环境(背景)中传输时，量子退相干仍是一个严重的待解决问题；同时，对于量子计算，量子退相干还会导致量子比特丢失和量子逻辑操作出错。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供了一种多光子纠缠光源，能够产生多光子多维度纠缠光，从而满足多光子数纠缠的要求，进而提高量子探测信噪比，并有助于解决如量子计算等量子信息技术的多领域中的量子退相干问题。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：

第一方面，本发明提供了一种多光子纠缠光源，用于输出宏观尺度多光子多维度纠缠光，包括单模激光器和调整组件，其中，

所述单模激光器，用于双向输出两束激光；其中，所述两束激光是通过受激发射产生的，所述两束激光呈满足宇称守恒定律的多光子纠缠态；

所述调整组件设置于所述两束激光的光路上，用于将所述两束激光的激光束体积调整到小于所述单模激光器的相干体积，并将所述两束激光的激光束面积调整到小于所述单模激光器的相干面积，输出所述宏观尺度多光子多维度纠缠光。

作为一种可选的实施方式，所述单模激光器呈轴对称结构，用于同轴双向输出相同功率的所述两束激光。

作为一种可选的实施方式，所述单模激光器的谐振腔采用平行平面驻波腔，用于通过所述谐振腔内激光介质的受激发射产生多光子相干迭加纠缠态的所述两束激光。

作为一种可选的实施方式，所述谐振腔两端具有对称设计的光学元件，其中，所述光学元件包括具有相同反射率的反射镜和相同透射率透光镜。

作为一种可选的实施方式，所述平行平面驻波腔还用于频率选择滤波和空间选择性滤波，以使所述多光子相干迭加纠缠态满足预设的表达式。

作为一种可选的实施方式，所述单模激光器包括气体激光器、固体激光器以及半导体激光器。

作为一种可选的实施方式，所述两束激光位于所述相干体积内，所述相干体积的计算公式为：

V＝c³/[v²·Δv·(Δθ)²]

其中，c为光速；

v为所述两束激光共同的频率；

Δv为所述两束激光共同的谱线半宽度；