[发明专利]一种基于自发参量下转换的双光子高维空间纠缠的实现方法

摘要

本发明公开了一种基于自发参量下转换的双光子高维空间纠缠产生的实现方法，该方法将自发参量下转换作用与泵浦光截面上的空间离散化相结合，提出一种基于自发参量下转换的双光子高维空间纠缠产生的实现方法；一方面该方法通过对泵浦光空间模式的操控来调控下转换光子态的性质，方法简单容易实现；另一方面，该方法通过构造高维的CGLMP‑type Bell不等式来验证双光子的量子纠缠特性，并提出了测量基矢的构造方法；因此本方法为自发参量下转换产生的双光子态提供了新的具有任意维度的纠缠自由度，并提出高维Bell不等式的构造方法，本发明为基于双光子高维纠缠的量子信息技术提供了参考。

主权项

1.一种基于自发参量下转换的双光子高维空间纠缠的实现方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤(1)：入射的泵浦光被具有相同尺寸且均匀分布的狭缝在光束截面上等分成N份，泵浦光则被视为N个相互独立的空间光子态的叠加；步骤(2)：空间上均匀离散分布的泵浦光入射到共线且能量简并的Ⅱ型非线性晶体，通过参量下转换后得到空间上N维纠缠的双光子态，记作步骤(3)：偏振正交的信号光和闲置光经过极化分束器在空间上分离之后各自穿过携带N个狭缝的光栅发生衍射，并使用透镜进行聚焦收集；透镜焦平面上的两个单光子探测器在衍射方向扫面，它们的复合计数用作联合衍射概率的测量；步骤(4)：构建GGLMP‑type Bell不等式去验证双光子高维空间纠缠特性；将双光子关联衍射联合概率记作：并在两边的测量参数为α和β时构造衍射测量基矢，将不同测量基矢下获得的联合衍射概率带入GGLMP‑type Bell不等式I_N，验证系统的量子特性。