[发明专利]使用具有散射区域的光纤链路进行量子通信的系统和方法

说明书

一种量子通信系统，包括多光子纠缠发生器、多个光子检测器单元和多个光纤链路。该多个光子检测器单元包括第一光子检测器单元和第二光子检测器单元。该多光子纠缠发生器在结构上被配置为输出多于两个纠缠光子。该多个光纤链路包括第一光纤链路，该第一光纤链路光学地耦合到该多光子纠缠发生器并且设置在该多光子纠缠发生器和该第一光子检测器单元之间。该多个光纤链路包括第二光纤链路，该第二光纤链路光学地耦合到该多光子纠缠发生器并且设置在该多光子纠缠发生器和该第二光子检测器单元之间。此外，该多个光纤链路中的至少一个具有芯、包层和散射区域，该散射区域具有多个散射结构。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年2月19日提交的美国申请序列No.62/632,137的优先权权益，该申请的内容被本文所依赖并通过引用整体并入本文，如同在下文充分阐述的。

背景技术

本公开涉及量子通信系统以及使用这些系统进行通信的方法。更具体地，本公开涉及包括具有散射区域的光纤链路的量子通信系统。

发明内容

根据本公开的主题，一种量子通信系统包括多光子纠缠发生器、多个光子检测器单元和多个光纤链路。该多个光子检测器单元包括第一光子检测器单元和第二光子检测器单元。该多光子纠缠发生器在结构上被配置为输出多于两个纠缠光子。该多个光纤链路包括第一光纤链路，该第一光纤链路光学地耦合到该多光子纠缠发生器并且设置在该多光子纠缠发生器和该第一光子检测器单元之间。该多个光纤链路包括第二光纤链路，该第二光纤链路光学地耦合到该多光子纠缠发生器并且设置在该多光子纠缠发生器和该第二光子检测器单元之间。此外，该多个光纤链路中的至少一个具有芯、包层和散射区域，该散射区域具有多个散射结构。

根据本公开的一个实施例，一种量子通信系统包括第一光子检测器单元、第二检测器单元以及各自在该第一光子检测器单元和该第二光子检测器单元之间延伸的两个光子纠缠链。每一个光子纠缠链包括：第一端和第二端；第一端接量子存储器，位于该第一端处，以及第二端接量子存储器，位于该第二端处；起始多光子纠缠发生器、第一中间多光子纠缠发生器和第二中间多光子纠缠发生器；第一中间量子中继器，设置在该第一中间多光子纠缠发生器和该起始多光子纠缠发生器之间；以及第二中间量子中继器，设置在该第二中间多光子纠缠发生器和该起始多光子纠缠发生器之间。此外，每一个光子纠缠链包括：第一光纤链路，设置在该第一中间量子中继器和该第一中间多光子纠缠发生器之间并且光学地耦合到该第一中间量子中继器和该第一中间多光子纠缠发生器；第二光纤链路，设置在该第一中间量子中继器和该起始多光子纠缠发生器之间并且光学地耦合到该第一中间量子中继器和该起始多光子纠缠发生器；第三光纤链路，设置在该第二中间量子中继器和该第二中间多光子纠缠发生器之间并且光学地耦合到该第二中间量子中继器和该第二中间多光子纠缠发生器；第四光纤链路，设置在该第二中间量子中继器和该起始多光子纠缠发生器之间并且光学地耦合到该第二中间量子中继器和该起始多光子纠缠发生器；第五光纤链路，光学地耦合到该第一中间多光子纠缠发生器并且设置在该第一中间多光子纠缠发生器和该光子纠缠链的该第一端之间；以及第六光纤链路，光学地耦合到该第二中间多光子纠缠发生器并且设置在该第二中间多光子纠缠发生器和该光子纠缠链的该第二端之间。此外，该第一光纤链路、该第二光纤链路、该第三光纤链路、该第四光纤链路、该第五光纤链路和该第六光纤链路中的至少一个具有芯、包层和散射区域，该散射区域具有多个散射结构并且与该芯-包层界面径向地间隔开。