[发明专利]小型量子纠缠源教学系统

说明书

技术领域

本发明涉及教学系统，尤其是一种小型量子纠缠源教学系统。

 

背景技术

量子力学的基本原理和经典理论完全不同，很多观念是违背经典直觉的，特别是其中的纠缠性质，更是让人匪夷所思。难以从生活中找到合适的例子来验证对量子力学的印象，量子性质只可能在微观尺度下的量子系统中才能得到体现。量子纠缠作为大自然中非常奇妙的性质，它可以使得两个相距非常远，甚至于中间没有任何可以传播的介质或者彻底屏蔽的空间之间发生关联。

为了挽救经典观念，诞生了实在论，试图解释现有的所有量子现象。在诸多问题上，局域实在论和量子力学都是等价的。然而，Bell不等式的出现，给予了一个检验局域实在论和量子力学孰对孰错的方法。为了能够让学生深入理解量子力学的基本原理和性质，有必要研发一套方便携带，方便使用，方便调节参数的一体化的小型纠缠源系统。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种携带和使用方便、便于调节参数的小型量子纠缠源教学系统。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种小型量子纠缠源教学系统，包括激光器，激光器发出激光的一侧设置聚焦装置，聚焦装置的出光侧设置第一反射装置，第一反射装置位于聚焦装置与纠缠装置之间，纠缠装置的出光侧设置补偿装置，第二反射装置位于纠缠装置与补偿装置之间，补偿装置的出光侧设置收集装置，测量装置位于补偿装置与收集装置之间。

由上述技术方案可知，本发明可以让学生亲自动手通过对实验光路的调试，完成量子纠缠产生的过程，并通过测量极化关联曲线直观地看到量子力学的基本性质，并且可以完成Bell不等式的检验实验，从而直接检验量子力学基本原理。本发明的结构简单，所有的器件能够集成在一个平台上，便于携带和使用。

 

附图说明

图1是本发明的原理框图。

 

具体实施方式

一种小型量子纠缠源教学系统，包括激光器1，激光器1发出激光的一侧设置聚焦装置，聚焦装置的出光侧设置第一反射装置，第一反射装置位于聚焦装置与纠缠装置之间，纠缠装置的出光侧设置补偿装置，第二反射装置位于纠缠装置与补偿装置之间，补偿装置的出光侧设置收集装置，测量装置位于补偿装置与收集装置之间，所述的收集装置通过光纤16与单光子探测器相连，如图1所示。

如图1所示，所述的激光器1、聚焦装置、第一反射装置、纠缠装置、第二反射装置、补偿装置、测量装置和收集装置集成安装在一个实验平台上，体积小，便于携带。补偿装置用于进行纠缠补偿，提高纠缠性能；测量装置用于检测纠缠性质，再由收集装置进行收集。

如图1所示，所述的聚焦装置为透镜2，泵浦光源——激光器1发出的紫光，经过透镜2聚焦，所述的第一反射装置由用于改变光路方向的第一、二紫光反射镜3、4组成，第一紫光反射镜3呈+45度角布置，第二紫光反射镜4位于第一紫光反射镜3的正下方且呈-45度角布置，所述的纠缠装置采用非线性晶体BBO 5，非线性晶体BBO 5在30cm的距离内实现能够产生纠缠高效率、高收集效率的合适聚焦光束。

所述的第二反射装置由用于改变光路方向的第一、二、三、四红外反射镜6、7、8、9组成，用于接收非线性晶体BBO 5发出的第一路纠缠光的第一红外反射镜6呈-45度角布置，第二红外反射镜7位于第一红外反射镜6的正下方且呈+45度角布置，用于接收非线性晶体BBO 5发出的第二路纠缠光的第三红外反射镜8呈+45度角布置，第四红外反射镜9位于第三红外反射镜8的正上方且呈-45度角布置。所述的第一、二路纠缠光，经过两块红外波段反射镜，在30cm长、10cm宽的空间内实现对单光子水平的纠缠光字的收集。非线性晶体BBO 5发出的非纠缠光至光垃圾篓17。

所述的补偿装置由第一、二补偿装置10、11组成，所述的测量装置由第一、二测量装置12、13组成，所述的收集装置由第一、二收集装置14、15组成，第一补偿装置10位于第二红外反射镜7与第一测量装置12之间，第一测量装置12位于第一补偿装置10与第一收集装置14之间，第二补偿装置11位于第四红外反射镜9与第二测量装置13之间，第二测量装置13位于第二补偿装置11与第二收集装置15之间。