[发明专利]高维路径纠缠源的制备及判断方法

说明书

本发明公开了一种高维路径纠缠源的制备及判断方法，包括：设置一预定角度的半波片对输入的单偏振泵浦光进行偏振处理；利用一个或多个光束平移器BD对偏振处理后的单偏振泵浦光进行分束与平移处理，并利用一预定角度的半波片将经过BD处理后的水平偏振光H光处理为竖直偏振光V光；将所有V光射入预先设置的非线性晶体中，每一射入的V光均产生两路参量光，从而完成高维路径纠缠源的制备；利用BD对高维路径纠缠源中的光进行转换，并进行态层析，从而判断高维路径纠缠源的保真度。本发明公开的方法，具有成本低、容易实现的优点；同时，不仅可以有效的扩展到很高的维度，而且可以得到保真度较高的纠缠态。

技术领域

本发明涉及量子信息技术领域，尤其涉及一种高维路径纠缠源的制备及判断方法。

背景技术

量子纠缠是一种非常重要的资源；比如量子信息领域如量子隐形传态，量子密集编码。对于使用光子实现量子纠缠现在最常用的方式就是使用各种非线性晶体通过自发参量下转换过程来实现。而对于高维纠缠对于光学领域最主要的实现方法利用拉格朗日-高斯模中光子的轨道角动量来实现。

1992年，Allen等人就观察到了不同的Laguerre-Gaussian(LG)光携带不同的轨道角动量，可以用光子的轨道角动量编码。2001年Mair等人在实验室上证明自发参量下转换过程中产生的双光子在轨道角动量上是纠缠的。

具体的过程是，在自发参量下转换过程中，一块薄的非线性晶体被一束z方向传播的激光激发。泵浦光的波失为k_p束腰大小为ω₀，那么产生双光子态函数为：

其中，(l₁,p₁)对应于信号光的模式，(l₂,p₂)对应于闲散光的模式，l和p分别代表了LG模中的两个量子数。代表的是量子力学狄拉克表示中的几率幅。

然而，上述都是基于理论所提出的方法，实际上通过上述方法制备与读取纠缠源是比较困难的事情，并且很难保证保真度做到很高。

发明内容

本发明的目的是提供一种高维路径纠缠源的制备及判断方法，具有成本低、容易实现的优点；同时，不仅可以有效的扩展到很高的维度，而且可以得到保真度较高的纠缠态。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种高维路径纠缠源的制备及判断方法，包括：

设置一预定角度的半波片对输入的单偏振泵浦光进行偏振处理；

利用一个或多个光束平移器BD对偏振处理后的单偏振泵浦光进行分束与平移处理，并利用一预定角度的半波片将经过BD处理后的水平偏振光H光处理为竖直偏振光V光；

将所有V光射入预先设置的非线性晶体中，每一射入的V光均产生两路参量光，从而完成高维路径纠缠源的制备；

利用BD对高维路径纠缠源中的光进行转换，并进行态层析，从而判断高维路径纠缠源的保真度。

进一步的，进行二维路径纠缠源制备的步骤包括：

设置一个22.5°的半波片对输入的H光或V光进行偏振处理，处理后的光为H光与V光的叠加，形成45°的线偏振光；

利用一个BD对H光与V光进行分束与平移处理；其中，H光沿着之前的方向传播，V光则向下平移一段距离，并利用一个45°的半波片将H光处理为V光；

两路V光射入预先设置的非线性晶体中，每一射入的V光均产生两路参量光，从而完成二维路径纠缠源的制备。

进一步的，进行三维路径纠缠源制备的步骤包括：