[发明专利]使用量子存储器的光子数分辨检测器系统

权利要求书

1.一种光子数分辨检测器系统，包括：

光子源，所述光子源定位在输入端；

第一光子检测器和第二光子检测器，所述第一光子检测器和所述第二光子检测器各自定位在检测端；

多个光学耦合器，所述多个光学耦合器定位在所述输入端与所述检测端之间，其中所述多个光学耦合器包括光学地耦合到所述光子源的初始光学耦合器、光学地耦合到所述第一光子检测器和所述第二光子检测器的最终光学耦合器、以及定位在所述初始光学耦合器与所述最终光学耦合器之间的一个或多个中间光学耦合器；

第一输入链路光学地耦合到所述光子源和所述初始光学耦合器并且在所述光子源和所述初始光学耦合器之间延伸；以及

多个双路径跨接，所述多个双路径跨接在相邻的光学耦合器之间延伸并且光学地耦合到所述相邻的光学耦合器，其中所述多个双路径跨接各自包括：

无延迟路径，所述无延迟路径包括无延迟光纤链路；以及

延迟路径，所述延迟路径包括量子存储器，所述量子存储器定位在输入子链路与输出子链路之间并且光学地耦合到所述输入子链路和所述输出子链路。

2.如权利要求1所述的光子数分辨检测器系统，其特征在于，所述多个光学耦合器包括熔接光学耦合器。

3.如权利要求1所述的光子数分辨检测器系统，进一步包括：

第一输出链路，所述第一输出链路光学地耦合到所述最终光学耦合器和所述第一光子检测器并且在所述最终光学耦合器与所述第一光子检测器之间延伸；以及

第二输出链路，所述第二输出链路光学地耦合到所述最终光学耦合器和所述第二光子检测器并且在所述最终光学耦合器与所述第二光子检测器之间延伸。

4.如权利要求3所述的光子数分辨检测器系统，其特征在于，所述第一输入链路、所述第一输出链路、所述第二输出链路以及所述多个双路径跨接中的每个双路径跨接的所述无延迟光纤链路、所述输入子链路和所述输出子链路包括光纤。

5.如权利要求1所述的光子数分辨检测器系统，其特征在于，所述多个光学耦合器各自包括50:50的耦合比。

6.如权利要求1所述的光子数分辨检测器系统，其特征在于，所述第一光子检测器和所述第二光子检测器各自包括单光子检测器。

7.如权利要求6所述的光子数分辨检测器系统，其特征在于，所述单光子检测器包括超导纳米线单光子检测器、碳纳米线检测器、雪崩光电二极管检测器、或低暗计数光电二极管。

8.如权利要求1所述的光子数分辨检测器系统，进一步包括：光学地耦合到所述初始光学耦合器的第二输入链路，其中所述第二输入链路包括与所述初始光学耦合器相对的死端。

9.一种对光子脉冲的光子进行计数的方法，所述方法包括：

将包括多个光子的光子脉冲序列从光子源引导到初始光学耦合器中，其中：

所述初始光学耦合器光学地耦合到多个双路径跨接中的第一双路径跨接；

所述多个双路径跨接各自包括无延迟路径和延迟路径，所述无延迟路径具有无延迟光纤链路，所述延迟路径包括量子存储器，所述量子存储器定位在输入子链路与输出子链路之间并且光学地耦合到所述输入子链路和所述输出子链路；以及

所述初始光学耦合器将所述光子脉冲中的光子脉冲的第一部分引导到所述无延迟光纤链路中，并且将所述光子脉冲中的光子脉冲的第二部分引导到所述延迟路径的所述输入子链路中；

使用所述第一双路径跨接的所述量子存储器来延迟所述光子脉冲的第二部分；

在光学地耦合到第一光子检测器和第二光子检测器的最终光学耦合器处接收所述光子脉冲的所述多个光子，使得所述最终光学耦合器将所述光子脉冲的所述多个光子中的每一者朝向所述第一光子检测器或所述第二光子检测器引导；以及

对由所述第一光子检测器和所述第二光子检测器接收的每个光子进行计数。