[发明专利]多光子纠缠光源

说明书

本申请提供一种多光子纠缠光源，包括激光器，激光器的工作物质具有宇称，激光器包括光学谐振腔，光学谐振腔为平行平面驻波腔，光学谐振腔包括激光输出端及与激光输出端相对的全反射端，工作物质在光学谐振腔内受激辐射产生两光子纠缠态的激光，两光子纠缠态的激光在光学谐振腔内来回传播放大产生多光子纠缠激光，全反射端对入射到其上的多光子纠缠激光进行全反射，以使宏观尺度的单一纠缠态的多光子纠缠激光自激光输出端出射。本申请提供的多光子纠缠光源能够使得自激光输出端输出的多光子纠缠激光具有单一纠缠态，因此，无需经过相应地处理便可用于量子计算，量子探测及量子通信等应用中。

技术领域

本申请涉及光学领域，具体而言，涉及一种多光子纠缠光源。

背景技术

量子信息学是量子力学和信息科学结合的产物，自上世纪末出现以来，吸引着众多物理学者的目光。在量子信息学中，量子纠缠是其区别于经典信息学的重要特征之一，在基本量子物理研究领域有着极其重要的地位，在量子密码术，量子通信，量子计算等应用中起到至关重要的作用。光量子信息处理方法是一种量子信息处理方法，光子纠缠态是量子光学领域的研究热点。

目前，中国科学家潘建伟团队已实现十数量级的光子纠缠态，这是目前公开报导的国际最高水平。潘建伟团队十光子纠缠态是通过利用紫外脉冲激光器泵浦非线性晶体参量下转换产生5对独立双光子纠缠态，再通过多光子干涉获得十光子纠缠态。然而，潘建伟团队的光子纠缠方案难以扩展呈纠缠态的光子的数量。而在量子计算，量子探测及量子通信等应用中需要提升纠缠光子的数量，以提高量子探测信噪比及弱化量子退相干效应。

现有技术公开一种多光子纠缠光源，能够产生宏观尺度(纠缠光子的数量达万亿，十万亿数量级)的多光子纠缠激光。然而，该多光子纠缠光源只能实现双向输出宏观尺度的多维度的多光子纠缠激光，无法实现单向输出宏观尺度的多光子纠缠激光，也无法直接产生单一纠缠态的多光子纠缠激光。而在具体的应用(例如，量子计算，量子照明，量子雷达等)中，多采用单向输出光源，而且也多采用单一纠缠态的纠缠光，因此，现有技术中的多光子纠缠光源在具体的应用中存在诸多不便。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种能够提升纠缠光子数量，实现单向输出多光子纠缠激光，并且便于应用的多光子纠缠光源。

一种多光子纠缠光源，包括激光器，所述激光器的工作物质为具有宇称的物质，所述激光器包括光学谐振腔，所述光学谐振腔为平行平面驻波腔，所述光学谐振腔包括激光输出端及与所述激光输出端相对的全反射端，所述工作物质在所述光学谐振腔内受激辐射产生两光子纠缠激光，所述两光子纠缠激光在所述光学谐振腔内来回传播放大产生宏观尺度的多光子纠缠激光，所述全反射端对入射到其上的多光子纠缠激光进行全反射，以使宏观尺度的单一纠缠态的多光子纠缠激光自所述激光输出端出射。

本申请提供的多光子纠缠光源，激光器的工作物质具有宇称且激光器的光学谐振腔为平行平面驻波腔，具有宇称的工作物质在平行平面驻波腔内受激辐射产生两光子纠缠激光，两光子纠缠激光在平行平面驻波腔内来回传播放大能够产生宏观尺度(纠缠光子数量达万亿数量级)的多光子纠缠激光，而平行平面驻波腔的全反射端对入射到该全反射端上的多光子纠缠激光进行全反射，能够使得自激光输出端输出的多光子纠缠激光为单一纠缠态的多光子纠缠激光，因此，能够实现单向输出宏观尺度的多光子纠缠态激光，且所输出的激光为单一纠缠态的多光子纠缠激光，无需经过相应地处理便可用于量子计算，量子探测及量子通信等应用中。

可选地，所述激光器为气体激光器、固体激光器或半导体激光器。

可选地，所述气体激光器为氦氖激光器氩离子激光器，二氧化碳激光器或者氮分子激光器。

可选地，所述全反射端包括第一端镜，所述第一端镜为全反射镜。

可选地，所述激光输出端包括第二端镜，所述单一纠缠态的多光子纠缠激光自所述第二端镜出射。