[发明专利]一种基于非高斯双模纠缠态的量子照明方法

说明书

本发明属于量子技术领域，在量子照明领域，公开了一种基于非高斯双模纠缠态的量子照明方法，包括准备非高斯的双模纠缠态，将其分成两路模式光，一路为信号模式光，一路为闲频模式光，信号模式光发射到潜在目标的区域，闲频模式光直接发射到测量端，最后在接收器处对潜在目标区域的反射模式光和闲频模式光进行测量。本发明中使用的测量方案使用了双零差探测测量。本发明有如下几个重要优势：1、通过改善输入态为非高斯双模纠缠态，能有效提高量子费舍尔信息的值；2、在测量端使用了双零差探测器，能有效提高量子照明系统中的信噪比和降低误差传播。

技术领域

本发明属于量子技术领域，涉及量子照明技术，具体是涉及一种基于非高斯双模纠缠态的量子照明方法。

背景技术

量子照明为现代物体探测提供了一个可靠的帮助。量子照明的概念，首先由S.Lloyd提出，它是通过用纠缠的信号照射目标区域，然后测量反射光。令人惊讶的是，即使是纠缠本身也可能无法存活，两个初始纠缠系统之间的剩余相关性仍然比任何初始经典状态所能提供的都要高得多；结果表明，利用纠缠态可以提高目标检测的可能性。量子照明虽然在理论上提高了探测物体的精确度，但在量子费舍尔信息和信噪比方面，还有很大的发展空间。

在Lloyd提出量子照明之后，研究人员在输入态方面，使用了双模压缩纠缠态进行研究，还使用了非对称压缩的双模态和超纠缠态与量子照明结合。同样在测量端，也有许多不同的测量方案，比如光参数放大测量、相位共轭测量等。但是上述的测量方法结合已经提出的量子输入态，表现出的量子照明的信噪比较低。同时，也因为是非线性结构，所以实验构造也很复杂。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于非高斯双模纠缠态的量子照明方法，采用该方法，能有效地提高量子照明的测量精度。

本发明所述的一种基于非高斯双模纠缠态的量子照明方法，步骤为：

S1：制备非高斯双模纠缠态，非高斯双模纠缠态是基于双模压缩真空纠缠态制备而成的；非高斯的双模纠缠态分为两种状态：一种通过分束器，对双模压缩真空纠缠态进行光子抽取从而得到光子抽取的非高斯双模纠缠态；另一种是通过参数放大器，对双模压缩真空纠缠态进行光子增加得到光子增加的非高斯双模纠缠态；

S2：将制备好的非高斯双模纠缠态发送；

S3：制备完成的非高斯双模纠缠态分两路发射，一路发射到目标潜在区域，这一路称之为信号模式光；

S4：测量端接受经过目标潜在区域而反射得到的反射模式光；

S5：制备完成的非高斯双模纠缠态另一路会直接发射到测量端，这一路称之为闲频模式光；

S6：测量端对反射光和闲频模式光进行双零差探测测量。

进一步的，步骤S1中，非高斯双模纠缠态有两种表现形式：

光子数抽取的量子态表现形式为光子数增加的量子态表现形式为其中，Dn是系数，n代表光子数，下标S表示信号模式，下标I表示闲频模式，l表示在信号模式光和闲频模式光抽取(或增加)l个光子。

进一步的，步骤S3中，信号模式光会发射到目标的潜在区域中，如果潜在区域中有物体存在，那么目标物体被当作是一个反射系数为η的50:50分束器。

进一步的，在步骤S3中，判断非高斯双模纠缠态是否比其他已知输入态有更好的表现，是通过量子费舍尔信息的大小来决定的；以一般的双模的施密特通式为例，量子费舍尔信息求解过程：