[发明专利]一种短波长纠缠态光场的产生方法和装置

说明书

本发明属于量子通信领域，具体涉及一种短波长纠缠态光场的产生方法和装置。该方法包括：将频率为ω₀的泵浦光垂直入射到OPO腔内，经过OPO腔发生参量下转换，在OPO腔内产生并输出频率分别为ω₁和ω₂的孪生光子对a₁和a₂；使OPO腔内产生的频率分别为ω₁和ω₂的孪生光子对a₁和a₂作为泵浦场分别垂直入射到第一SHG倍频腔和第二SHG倍频腔；孪生光子对a₁和a₂分别在第一SHG倍频腔和第二SHG倍频腔内进行倍频，分别产生并输出频率为2ω₁和2ω₂的光子对a₅和a₆，所述a₅和a₆即为短波长纠缠态光场。本发明可以产生短波长的纠缠态，可以广泛应用于量子通信领域。

技术领域

本发明属于量子通信领域，具体涉及一种短波长纠缠态光场的产生方法和装置。

背景技术

短波长光场能实现窄波束，在目标跟踪和识别提供极高的精度和良好的分辨力，能提高探测精度和跟踪能力，不出现严重的杂波干扰，因此短波信道有很好的应用前景。量子纠缠态光场是进行量子精密测量和量子信息研究的重要资源，在许多量子信息领域都有广泛的应用，如量子密钥分发、量子通信网络，量子密码通信，量子隐形传态和量子计算等方面都有十分重要的价值。目前产生纠缠态光场的实验方案大都是单个频率处的，或者研究的是多组份多色的纠缠，是一种多光学频率的纠缠光场，即利用分束器耦合、级联过程、串联，并联光学腔的办法通过光学参量过程实现三至八组份纠缠。我们设计了一种产生两组份纠缠光场的方法，光学参量下转换是一个高频光子转换为两个低频光子的过程，产生的两个光子成为孪生光子对，具有较强的关联性，再经过倍频腔后这样可以得到纠缠态光场。我们在理论上分析和制备了短波长空间分离连续变量两组份纠缠光场。光学参量放大器是制备非经典光场的成熟器件之一。最后利用两组份纠缠光场不可分判据，验证它们的量子关联特性。短波信道以其独有的量子特性多通道、高效性、信道容量高等特点，我们相信两组份纠缠光场的研究将会是短波信道中最重要的“资源”之一。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种短波长纠缠态光场的产生方法和装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种短波长纠缠态光场的产生方法，包括以下步骤：

S1、将频率为ω₀的泵浦光垂直入射到OPO腔内，经过OPO腔内的非线性晶体发生参量下转换，在OPO腔内产生并输出频率分别为ω₁和ω₂的孪生光子对a₁和a₂；其中，ω₀＝ω₁+ω₂

S2、使OPO腔内产生的频率分别为ω₁和ω₂的孪生光子对a₁和a₂分别垂直入射到第一SHG倍频腔和第二SHG倍频腔，作为第一SHG倍频腔和第二SHG倍频腔的泵浦场；

S3、孪生光子对a₁和a₂分别在第一SHG倍频腔内的第一倍频晶体和第二SHG倍频腔的第二倍频晶体的倍频作用下，分别产生并输出频率为2ω₁和2ω₂的光子对a₅和a₆，所述a₅和a₆即为短波长纠缠态光场。