[发明专利]多对双组份量子纠缠态的微环谐振腔及制备方法

权利要求书

1.一种多对双组份量子纠缠态的微环谐振腔，其特征在于，所述微环谐振腔由耦合信道和微环构成，所述微环为三阶非线性效应的微环；

用连续光泵浦所述微环谐振腔，泵浦光从所述耦合信道提供的输入端口进入所述耦合信道，所述耦合信道中的部分泵浦光被耦合进所述微环内，经过相互作用后生成多对信号光和闲置光，生成的多对信号光和闲置光满足纠缠关系；

微环谐振腔采用氮化硅制备；

所述微环谐振腔内具有色散关系的腔结构为：氮化硅的厚度615nm，微环的半径23μm，该氮化硅微环是截面为矩形的圆环波导；

所述腔结构能够满足同时发生多个四波混频过程的相位匹配条件，能够同时产生具有纠缠关系的多对信号光和闲置光。

2.根据权利要求1所述的多对双组份量子纠缠态的微环谐振腔，其特征在于，所述微环内存在的泵浦光以及多对信号光和闲置光会围绕所述微环做圆周运动，每绕一圈都会有部分光被耦合回所述耦合信道，从所述耦合信道提供的输出端口输出。

3.根据权利要求1所述的多对双组份量子纠缠态的微环谐振腔，其特征在于，所述用连续光泵浦所述微环谐振腔，其中采用1550nm的连续光。

4.根据权利要求1所述的多对双组份量子纠缠态的微环谐振腔，其特征在于，微环谐振腔的表面附有二氧化硅SiO₂包层。

5.根据权利要求4所述的多对双组份量子纠缠态的微环谐振腔，其特征在于，所述微环谐振腔的品质因数为10⁶。

6.一种多对双组份量子纠缠态的制备方法，其特征在于，包括：

采用权利要求1-5任一项所述的微环谐振腔生成多对信号光和闲置光，生成的多对信号光和闲置光满足纠缠关系，得到多对双组份量子纠缠态。

7.根据权利要求6所述的多对双组份量子纠缠态的制备方法，其特征在于，

采用所述微环谐振腔制备出多对量子态的频谱图，给各个模式标号μ＝-n,…-2,-1,0,1,2,…,n，n为量子态的对数,每一种模式的谐振频率ω_μ用泰勒展开表示为：

式中，d₁＝6.1562×10¹²rad/s，d₂＝1.3604×10⁸rad/s，d₃＝-3.7672×10⁵rad/s；ω₀是泵浦光的谐振频率，ω₁和ω_-1表示由第一个SFWM过程产生的信号光和闲置光的谐振频率，ω₂和ω_-2表示由第二个SFWM过程产生的信号光和闲置光的谐振频率，以此类推，ω_n和ω_-n表示由第n个SFWM过程产生的信号光和闲置光的谐振频率；μ²、μ³是泰勒展开中，标号变量μ的平方项和立方项。

8.根据权利要求7所述的多对双组份量子纠缠态的制备方法，其特征在于，色散的存在导致所述微环谐振腔内的相邻谐振频率的间隔不相等，用D₃来表示每一个SFWM过程的失谐量：

D₃＝-d₂×|μ|²

|μ|＝1，计算出第一个SFWM过程的失谐量，|μ|＝2，计算出第二个SFWM过程的失谐量，以此类推，|μ|＝n，计算出第n个SFWM过程的失谐量。