[发明专利]一种量子纠缠源保真度测量系统及方法

说明书

本申请提供一种量子纠缠源保真度测量系统及方法，涉及量子光学领域，所述系统包括：量子态测量基矢制备单元、探测单元、符合计数器、数据存储与处理单元；所述量子态测量基矢制备单元的数量为2组、所述探测单元的数量为2组，1组所述量子态测量基矢制备单元的输出端连接于1组所述探测单元的输入端，2组所述探测单元的输出端连接于所述符合计数器的输入端；所述符合计数器的输出端连接于所述数据存储与处理单元的输入端。本申请提供的技术方案结构简单、成本较低并且可以方便地实现量子纠缠源的保真度测量。

技术领域

本申请涉及量子光学领域，具体涉及一种量子纠缠源保真度测量系统及方法。

背景技术

缠光子对是光量子信息处理领域中最为重要的资源，它在量子通信与量子计算的诸多重要理论证明中有着广泛的运用：例如在量子隐形传态、量子中继器、量子态克隆、量子门操作以及单向量子计算等方案中起着重要作用。随着量子力学的发展，量子光学信息科学有了长足的进步，各种涌现的方案对纠缠态有了更高的要求。

纠缠源是产生纠缠光子对的光学实验系统，纠缠光子对质量的高低主要取决于纠缠源性能的好坏，因此，在纠缠源实际投入使用前需要对其性能进行测试。在量子信息和量子计算中，评价两个量子态之间的差异的一种常用度量方法是计算其保真度，因此，保真度测量是纠缠源性能测试的一个必要环节。现有的纠缠源保真度测量系统结构复杂、成本较高，亟需一种结构简单的量子纠缠源保真度测量系统。

发明内容

申请提供一种量子纠缠源保真度测量系统及方法，以解决量子纠缠源保真度测量的问题。

一种量子纠缠源保真度测量系统，所述系统包括：量子态测量基矢制备单元、探测单元、符合计数器、数据存储与处理单元；所述量子态测量基矢制备单元的数量为2组、所述探测单元的数量为2组，1组所述量子态测量基矢制备单元的输出端连接于1组所述探测单元的输入端，所述2组探测单元的输出端连接于所述符合计数器的输入端；所述符合计数器的输出端连接于所述数据存储与处理单元的输入端。

优选地，所述量子态测量基矢制备单元包括第一分束器、第二分束器、相位调制器、可调光延时器、可调光衰减器，所述第一分束器与所述第二分束器之间设置有两条光路，所述两条光路光程相等，其中，所述相位调制器设置于一条光路中，所述可调光延时器与所述可调光衰减器串联于另一条光路中。

优选地，1组所述探测单元包括1个单光子探测器，1组所述量子态测量基矢制备单元包括2个输出端并且2个输出端分别连接于两路光程不同的输出光路，所述两路光程不同的输出光路合并为一路后连接于1个所述单光子探测器的输入端，所述符合计数器为2通道符合计数器。

优选地，1组所述探测单元包括2个单光子探测器，1组所述量子态测量基矢制备单元包括2个输出端并且每个输出端连接于1个所述单光子探测器，1组所述量子态测量基矢制备单元连接的2个所述单光子探测器的2个输出端分别连接于所述符合计数器的输入端，所述符合计数器为4通道符合计数器。

优选地，所述数据存储与处理单元为FPGA、ARM、单片机或CPU中的一种。

一种量子纠缠源保真度测量方法，基于量子纠缠源保真度测量系统实现，所述方法包括：制备测量基矢量子态，通过量子态测量基矢制备单元制备不同测量基矢下的量子态，当不调节相位时得到ZZ基下的量子态，当调节π/2相位时得到YY基下的量子态，当调节π相位时得到XX基下的量子态；通过探测单元实现量子态的探测；通过符合计数器完成探测数据的符合性分析与统计；通过数据存储与处理单元实时计算、分析并记录待测量子纠缠源的保真度信息。

由以上本申请提供的技术方案可见，提供了一种量子纠缠源保真度测量系统及方法，通过量子态测量基矢制备单元可以分别调制出XX基、YY基与ZZ基下的量子态，通过探测单元完成纠缠光子对的探测，通过符合计数器完成探测数据符合性分析与统计，通过数据存储与处理单元得到待测量子纠缠源的保真度信息，本申请提供的技术方案可以方便地实现量子纠缠源保真度的测量，大大降低了现有纠缠源保真度测量系统的复杂度。