[发明专利]一种双路周期极化波导的量子纠缠源

说明书

本申请适用于量子技术领域，涉及一种双路周期极化波导的量子纠缠源。该量子纠缠源包括第一路PPLN波导和第二路PPLN波导构成的波导装置，以及第一准直器、第二准直器、半波片、全透片和光束偏移器构成的纠缠装置，PPLN波导均连接光源，两路PPLN波导的参数相同，使两路PPLN波导输出具有相同参数的光子对，两个准直器的光路平行设置且参数相同，并分别连接一路PPLN波导的输出端，两个准直器的另一端分别覆盖半波片和全透片，透过半波片和全透片的光子同时进入光束偏移器，光束偏移器用于将两路光子对聚合后形成干涉并输出，使得两路光子能够形成纠缠，使用PPLN波导提高了光子的转换效率，提高了纠缠源的亮度和对比度。

技术领域

本申请适用于量子光学和量子信息技术领域，尤其涉及一种双路周期极化波导的量子纠缠源。

背景技术

通信安全是国家信息经济安全和人民社会生活的保障。量子通信基于量子力学，是原理上信息论可证的无条件安全的通信方式，具有传统通信方式不具备的绝对安全性，在国家信息安全、军事安全、金融安全等安全领域有着巨大的应用前景。量子通信中信道传输衰减是单链路的平方，在最终码率的提高方面存在一些制约，而提高纠缠源亮度是提高最终码率最直接的手段之一。

传统的纠缠源是利用周期极化二阶非线性晶体的自发参量下转换(SpontaneousParametric Down-Conversion，SPDC)来产生量子纠缠，但产率低，体积大，控温电路体积大、设计复杂导致的控温难度大，集成化低等缺点；相比于体块量子光学，量子集成光学具有体积小、稳定性高、操控性强、可重构等特点。铌酸锂作为最重要的非线性光学材料之一，被广泛用于量子光源的制备和量子态的高速调控。随着微加工技术的引入，铌酸锂已经成为量子集成光学的重要平台，能够实现多种自由度编码的单片集成的纠缠光源，周期性极化铌酸锂(Periodically Poled Lithium Niobate，PPLN)波导是解决量子信息领域纠缠源难题的最佳选择。

目前，常用的片上PPLN波导纠缠源是type-II型SPDC加偏振合束器，虽然集成度高，但转换效率太低，亮度损失大。因此，如何在保证量子纠缠源的转换效率的情况下提高纠缠的形成效率，以提高量子纠缠源的亮度和对比度成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提供了一种双路周期极化波导的量子纠缠源，以解决如何在保证量子纠缠源的转换效率的情况下提高纠缠的形成效率，以提高量子纠缠源的亮度和对比度的问题。

本申请提供一种双路周期极化波导的量子纠缠源，所述量子纠缠源包括波导装置和纠缠装置；

所述波导装置包括第一路PPLN波导和第二路PPLN波导，所述第一路PPLN波导的输入端和所述第二路PPLN波导的输入端均用于连接泵浦光源，所述第一路PPLN波导与所述第二路PPLN波导为相同参数的波导，所述第一路PPLN波导和所述第二路PPLN波导均输出具有相同参数的光子对；

所述纠缠装置包括第一准直器、第二准直器、半波片、全透片和光束偏移器，所述第一准直器与所述第二准直器的光路平行设置且为相同参数的准直器；

所述第一路PPLN波导的输出端连接所述第一准直器的一端，所述第一准直器的另一端覆盖所述半波片，所述第二路PPLN波导的输出端连接所述第二准直器的一端，所述第二准直器的另一端覆盖所述全透片；

透过所述半波片和所述全透片的光子同时进入所述光束偏移器，所述光束偏移器用于将两路光子对聚合后形成干涉并输出。

在一实施方式中，所述量子纠缠源还包括输出装置，所述输出装置包括第三准直器和输出光纤，所述第三准直器的一端连接所述光束偏移器的输出，所述第三准直器的另一端连接所述输出光纤。

在一实施方式中，所述量子纠缠源还包括基板片和温控装置，所述波导装置、所述纠缠装置和所述温控装置均固设在所述基板片上，所述温控装置用于对所述基板片上的所述波导装置和所述纠缠装置进行温度控制。