[发明专利]一种基于量子纠缠的时钟同步系统与方法

权利要求书

1.一种基于量子纠缠的时钟同步系统，其特征在于：包括纠缠源单元，传输单元，时钟同步单元Alice，时钟同步单元Bob和测量单元，其中：

所述纠缠源单元发射信号光子和闲频光子相互纠缠的两路纠缠光子脉冲，信号光子和闲频光子经传输单元分别传送至时钟同步单元Alice和时钟同步单元Bob，并在所述时钟同步单元Alice和Bob进行反射，反射后的脉冲经传输单元发送到所述测量单元；

所述测量单元接收由所述传输单元发送过来两路纠缠光子脉冲并对其进行测量；

所述传输单元多次调节两路纠缠光子脉冲光路之间的延时并通过符合计数得到HOM干涉曲线；

获取HOM干涉曲线的最大值，在最大值时刻，两路纠缠光子脉冲到达时钟同步单元Alice和Bob的时间相同，所述时钟同步单元Alice和Bob通过单光子探测器进行时间同步；

信号光子和闲频光子的分别到达时钟同步单元Alice和时钟同步单元Bob时间为函数f(t)：

其中，其中和表示信号光子和闲频光子分别到达时钟同步单元Alice和时钟同步单元Bob的时间数据，N表示测量次数；

所述时钟同步单元Alice包括第三窄带滤波器、第一分束器、第一法拉第镜、第一光隔离器和第一单光子探测器；

所述时钟同步单元Alice接收来自传输单元的信号光子，经第三窄带滤波器过滤杂散光后进入第一分束器，在第一分束器处进行透射和反射，其中透射光子进入第一法拉第镜后偏振旋转90度按原光路返回；反射光子经第一光隔离器进入第一单光子探测器进行探测，用于时钟同步；

所述第一分束器为50:50分束器，第一法拉第镜采用单端口的光纤法拉第旋转镜，第一单光子探测器为近红外单光子探测器；

所述测量单元包括第五窄带滤波器、第六窄带滤波器、第一偏振控制器、第二偏振控制器、第三分束器、第三单光子探测器、第四单光子探测器和符合计数器；

第五窄带滤波器接收来自所述传输单元的信号光子过滤杂散光后，经过第一偏振控制器调节偏振后进入第三分束器，第六窄带滤波器接收来自所述传输单元的闲频光子过滤杂散光后，经过第二偏振控制器调节偏振后进入第三分束器；信号光子与闲频光子在第三分束器产生干涉，由第三单光子探测器和第四单光子探测器分别记录并发送至符合计数器。

2.根据权利要求1所述的基于量子纠缠的时钟同步系统，其特征在于：所述纠缠源单元包括泵浦激光器、非线性晶体、第一窄带滤波器和第二窄带滤波器；

所述泵浦激光器产生泵浦激光，泵浦激光进入到非线性晶体产生信号光子和闲频光子相互纠缠的两路纠缠光子脉冲，其中信号光子进入第一窄带滤波器后发送到传输单元，闲频光子进入第二窄带滤波器后发送到所述传输单元。

3.根据权利要求2所述的基于量子纠缠的时钟同步系统，其特征在于：所述泵浦激光器为脉冲或者连续激光器；

所述泵浦激光器输出激光波长为790nm；

所述非线性晶体为Type II PPKTP晶体；

所述泵浦激光器为脉冲激光器时，探测器工作在门控模式下；

所述泵浦激光器为连续激光器时，探测器工作在连续模式下。

4.根据权利要求2所述的基于量子纠缠的时钟同步系统，其特征在于：所述传输单元包括第一偏振分束器、第二偏振分束器、电可控光延迟线、手动可调光延迟线、第一光纤链路和第二光纤链路；

所述传输单元接收来自纠缠源单元的信号光子，进入所述第一偏振分束器，经第一偏振分束器透射水平偏振光，再进入所述电可控光延迟线，经过所述电可控光延迟线调节时延后进入第一光纤链路，经第一光纤链路发送到时钟同步单元Alice；

所述传输单元接收来自纠缠源单元的闲频光子，进入所述第二偏振分束器，经第二偏振分束器透射水平偏振光，再进入所述手动可调光延迟线，经过所述手动可调光延迟线调节时延后进入第二光纤链路，经第二光纤链路发送到时钟同步单元Bob。

5.根据权利要求4所述的基于量子纠缠的时钟同步系统，其特征在于：所述电可控光延迟线用于精密控制光程；所述手动可调光延迟线用于粗略控制光程。