[发明专利]一种基于W态的可控OAM量子隐形传态系统与方法

摘要

本发明公开了一种基于W态的可控OAM量子隐形传态系统，系统包含Alice发送端和Bob接收端，Alice包括混合纠缠单元、纠缠交换单元、Path分析单元和SAM分析单元,Bob包括OAM分析单元。纠缠交换单元用于将所述SAM‑OAM纠缠光子对、SAM‑Path纠缠光子对和SAM‑SAM纠缠光子对进行纠缠交换，获得等概率且互为对称的两种W态，随机选择其中的一种W态作为量子信道；OAM分析单元用于OAM分析，Alice能利用电场调谐远程控制Bob光子的OAM产生。本发明为开放式目的隐形传态，可以构成非对称的光量子网络，实现可以远程控制、高维度、可扩容且更加安全的量子隐形传态，具有很大的应用前景。

主权项

1.一种基于W态的可控OAM量子隐形传态系统，其特征在于，包括：Alice端和Bob端，所述Alice端包括：混合纠缠单元、纠缠交换单元、Path分析单元和SAM分析单元，所述混合纠缠单元包括：SAM‑OAM混合纠缠子单元、SAM‑Path混合纠缠子单元和SAM‑SAM混合纠缠子单元；所述Bob端包括OAM分析单元；所述SAM‑OAM混合纠缠子单元包括依次设置的第一泵浦源、第一棱镜、第一BBO晶体、第一全反射镜和第二全反射镜，所述第一全反射镜的反射侧还依次设有第一半波片、OAM发生器和第一单模光纤；所述第一泵浦光源产生的泵浦光通过所述第一棱镜和第一BBO晶体后产生第一轨道角动量纠缠光子对，且把所述第一轨道角动量纠缠光子对分为第一信号光和第一闲置光；所述第一信号光经过所述第二全反射镜输出到所述OAM分析单元；所述第一闲置光依次经过所述第一全反射镜、第一半波片、OAM发生器和第一单模光纤后，所述第一轨道角动量纠缠光子转换为偏振‑轨道角动量纠缠光子对；所述SAM‑Path混合纠缠子单元包括依次设置的第二棱镜、第二BBO晶体和第五全反射镜以及设置在所述第二BBO晶体和第五全反射镜之间设有第三全反射镜和第四全反射镜，所述第三全反射镜的反射侧还依次设有第一Q‑plate相位板、第二单模光纤和第一λ/4波片；照射至所述第一BBO晶体上的泵浦光部分透射过第一BBO晶体产生透射光束，所述透射光束经过所述第五全反射镜再次反射至所述第二BBO晶体，产生第二轨道角动量纠缠光子对，且所述第二轨道角动量纠缠光子对被分为第二信号光和第二闲置光，所述第二信号光经过所述第四全反射镜输出到所述Path分析单元；所述第二闲置光依次经过所述第三全反射镜、第一Q‑plate相位板、第二单模光纤和第一λ/4波片后，所述第二轨道角动量纠缠光子转换为偏振‑线动量纠缠光子对；所述SAM‑SAM混合纠缠子单元用于产生互为垂直的偏振纠缠光子对，且把所述互为垂直的偏振纠缠光子对分为第三信号光和第三闲置光，再把所述第三闲置光发送到所述纠缠交换单元，同时把所述第三信号光发送到所述SAM分析单元；所述纠缠交换单元将所述偏振‑轨道角动量纠缠光子对、偏振‑线动量纠缠光子对和互为垂直的偏振纠缠光子对进行纠缠交换，获得多自由度混合纠缠W态光子；所述OAM分析单元包括第一空间光调制器和第三单光子探测器，所述第三单光子探测器对接收到的第一信号光进行OAM分析；所述Path分析单元包括依次设置的第一计算全息、两个全反射镜以及第三分束器，所述的两个全反射镜包括第九全反射镜和第十全反射镜，所述第三分束器的输出端还连接有所述第四单光子探测器和第五单光子探测器，所述第四单光子探测器和第五单光子探测器对接收到的第二信号光线进行路径分析；其中，所述第一计算全息采用的算符为：所述SAM分析单元包括依次设置的第三单模光纤、第二半波片、水平偏振器和第六单光子探测器，所述第六单光子探测器对接收到的第三闲置光进行SAM分析。