[实用新型]一种双光子极化-路径纠缠的量子隐形传态实验装置

说明书

本实用新型提出一种双光子极化‑路径纠缠的量子隐形传态实验装置，其中分别借助Alice端和Bob端测量Bell态和重现量子态。其中，通过在Alice端设置具有相同结构的第二和第三偏振分束单元，并由第二偏振分束单元将纠缠光子偏振分束，并对纠缠光子进行传送态调制，再利用第三偏振分束单元使纠缠光子发生干涉，通过对干涉结果进行探测从而实现完全Bell态测量。通过例如用第二和第三偏振分束单元对现有技术中部分空间光器件进行了替代设计，并相应优化整体光学设计，可以降低成本，同时降低调试难度并改善系统性能稳定性。

技术领域

本实用新型涉及量子信息科学技术领域，特别涉及一种双光子极化-路径纠缠的量子隐形传态实验装置。

背景技术

自从1993年，Bennett等人提出了量子隐形传态的概念，此后就有不同的小组在基于不同的物质载体中演示了量子隐形传态实验。由于光子受环境的影响较小，意大利的Martini小组利用光子的极化- 路径纠缠演示了量子隐形传态实验，并且证明了该方案和Bennett等人提出的方案具有等效性，其实验光路如图1所示。

在图1所示的实验光路中，泵浦光经过BBO晶体产生下转换纠缠光子，

通过一个方解石，H成分的光子进入2路发送给Bob，V成分的光子进入1路发送给Alice。此时光子对的状态可以描述成：

采用偏振控制器作用在a₁和b₁路光子上，可以制备任意的待传送态。对于极化-路径纠缠，使用的4个正交的Bell基矢如下：

和四光子极化纠缠的量子隐形传态相比，此方案中的Alice可以完成完全Bell测量。

然而，现有技术的实验光路均是由空间光器件搭建而成的，其成本昂贵，调试难度较大，且系统稳定性低。

实用新型内容

针对这一问题，本实用新型提出一种双光子极化-路径纠缠的量子隐形传态实验装置，其中对部分空间光器件进行了替代设计，从而在降低成本的同时降低了调试难度，且系统性能更加稳定。

具体而言，该双光子极化-路径纠缠的量子隐形传态实验装置可以包括纠缠源、Alice端和Bob端；

所述纠缠源用于生成纠缠光子；

所述Bob端用于接收第一路纠缠光子，并对其进行单光子探测以重现量子态；

所述Alice端用于接收第二路纠缠光子，并对其进行初始传送态制备和Bell态测量；其特征在于：

所述Bob端包括第一偏振分束单元和单光子探测模块；

所述第一偏振分束单元被设置成将所述第一路纠缠光子偏振分束成第一分量和第二分量；

所述单光子探测模块被设置成对所述第一路纠缠光子的第一分量和第二分量进行单光子探测；以及，

所述Alice端包括第二偏振分束单元、第一偏振控制模块、第三偏振分束单元、以及Bell态测量模块，其中，

所述第二偏振分束单元被设置成将所述第二路纠缠光子偏振分束成第一和第二分量，并使所述第二路纠缠光子的第一分量和第二分量彼此平行地输出；

所述第一偏振控制模块设在所述第二和第三偏振分束单元之间，且被设置用于对所述第二路纠缠光子的第一和第二分量进行偏振态调制，实现初始传送态制备；