示意图。
【具体实施方式】
[0026] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0027] 如图1所示，本实施例中的一种连续变量原子系综纠缠的产生装置，包括光源单元 1、光束耦合系统、两套原子系综3和4、纠缠测量系统和反馈单元11;所述光束耦合系统由八 个格兰汤姆森棱镜21-28和一个光学分束器29组成;所述纠缠测量系统由四套平衡零拍探 测系统5~8、功率加减法器9和可存储数字示波器10组成;所述的反馈单元11为具有带通滤 波特性的可变增益放大电路;所述的光源单元1设有两束栗浦光脉冲信号a UP、aDP输出端、两 束写光脉冲信号auw、aDW输出端、两束读光脉冲信号auR、aDR输出端、四束本地振荡光信号auu、 aDLl、aUL2、aDL2输出端和四束模拟光脉冲信号aUL3、aDL3、aUL4、aDL4输出端;其中，第一束栗浦光 脉冲信号aup输出端与第一原子系综3第一输入端连接;竖直偏振的第一束写光脉冲信号auw 输出端和水平偏振的第一束模拟光脉冲信号a UL 4输出端分别连接第一光束格兰汤姆森棱镜 21的两个输入端，第一格兰汤姆森棱镜21的输出端与第一原子系综3的第二输入端连接;竖 直偏振的第一束读光脉冲信号auR输出端和水平偏振的第二束模拟光脉冲信号aio输出端分 别连接第二格兰汤姆森棱镜22的两个输入端，第二光格兰汤姆森棱镜22的输出端与第一原 子系综3的第三输入端连接;第一套原子系综3的第一、第二输出端分别连接第三、第四光格 兰汤姆森棱镜23、24的输入端;第二束栗浦光脉冲信号aDP输出端与第二原子系综4第一输入 端连接;竖直偏振的第二束写光脉冲信号a d w输出端和水平偏振的第三束模拟光脉冲信号 aDL4输出端分别连接第五格兰汤姆森棱镜25的两个输入端，第五光格兰汤姆森棱镜25的输 出端与第二原子系综4的第二输入端连接;竖直偏振的第二束读光脉冲信号a DR输出端和水 平偏振的第四束模拟光脉冲信号a D l 3输出端分别连接第六格兰汤姆森棱镜2 6的两个输入 端，第六光格兰汤姆森棱镜26的输出端与第二原子系综4的第三输入端连接;第二套原子系 综4的第一、第二输出端分别连接第七、第八格兰汤姆森棱镜27、28的输入端;第三、第七光 格兰汤姆森棱镜23、27的输出端与光学分束器29的两个输入端连接，光学分束器29的两个 输出端和第一、第二平衡零拍探测系统5、6的第一输入端连接，第一、第二束本地振荡光信 号auu、aDLi输出端分别连接第一、第二平衡零拍探测系统5、6的第二输入端，第一、第二平衡 零拍探测系统5、6的输出端通过反馈单元11与第一原子系综3的射频线圈连接;第四、第八 格兰汤姆森棱镜24、28的输出端分别连接第三、第四平衡零拍探测系统7、8的第一输入端， 第三、第四束本地振荡光信号a UL2、aDL2输出端分别连接第三、第四平衡零拍探测系统7、8的 第二输入端，第三、第四平衡零拍探测系统7、8的输出端与功率加减法器9的输入端连接，功 率加减法器9的输出端与数字示波器10连接。
[0028] 如图2所示，光源单元包括可调谐激光器91、单模1x7光纤耦合器19、七套声光调制 器12-18和七套光学分束器12b_18b。可调谐激光器91的输出端与单模1x7光纤親合器19的 输入端连接，单模1x7光纤耦合器19的输出端与七套声光调制器12-18输入端连接，七套声 光调制器12-18输出端与七套光学分束器12b-18b输入端连接;其中，可调谐激光器91采用 低噪声、窄线宽、可调谐钛宝石激光器。钛宝石激光器输出795nm的激光，对应于铷87原子的 D1吸收线，并且该激光通过七套声光调制器12-18和七套光学分束器12b-18b被分为七束， 其中第一束光通过声光调制器12和光学分束器12b转换为栗浦光脉冲信号aup、aDP，用于第 一原子系综3、第二原子系综4的初始态制备。第二束光通过声光调制器13和光学分束器13b 转换为写光脉冲信号auw、aDW，通过自发拉曼散射过程，产生小角度的斯托克斯光aus、aDS，建 立两套光和原子系综之间的纠缠。第三束光通过声光调制器14和光学分束器14b转换为读 光脉冲信号auR、aDR，通过自发拉曼散射过程，产生小角度的反斯托克斯光auAs、aDAs，并且将 第一、第二原子系综3、4的量子态映射到反斯托克斯光auAs、aDAs的量子态，通过测量斯托克 斯光aus、a DS和反斯托克斯光aUAS、aDAS的关联性质，验证两套原子系综之间的纠缠特性；同 时，写光aw、读光aR、斯托克斯光as和反斯托克斯光aAs分别满足能量守丨旦关系ωψ+ω R= ω s+ ωΑ5和动量守恒关系Γ<.、γ=CS+RAS Q第四束光通过声光调制器15和光学分束器15b转换为 本地振荡光信号aio、aDLi。第五束光通过声光调制器16和光学分束器16b转换为本地振荡光 信号auL2、aDL2。第六束光通过声光调制器17和光学分束器17b转换为斯托克斯光aus、aDS的模 拟光脉冲信号a UL3、aDL3,用于在平衡零拍探测系统中模拟斯托克斯光aus、aDS，并且将测量信 号光和本地振荡光aULl、aDLl的干涉位相差分别锁定在0和卩：[/2，进而测量斯托克斯光3115、&05 正交振幅和正交位相分量。第七束光通过声光调制器18和光学分束器18b转换为反斯托克 斯光auAS、aDAS的模拟光脉冲信号auL4、aDL4，用于在平衡零拍探测系统中模拟反斯托克斯光 auAs、aDAs，并且将其和本地振荡光auL2、aDL2的干涉位相差分别锁定在0和Pi/2,进而测量反斯 托克斯光auAs、aDAs正交振幅和正交位相分量。
[0029] 如图3所示，利用七套声光调制器12-18的开关特性，实现相应的时序控制。整个控 制周期取一毫秒。平衡零拍探测系统的本地振荡光信号常开，输出强的本地振荡光aio、a Du 和auL2、aDL2。斯托克斯光和反斯托克斯光的模拟光auL3、aDL3和auL4、aDL4在光和原子相互作用 的十微秒内关闭，其余时间打开并且输出强的模拟光，用于对斯托克斯光aus、aDS和反斯托 克斯光a UAS、aDAS的在平衡零拍探测系统中的位相锁定。在斯托克斯光和反斯托克斯光的模 拟光aio、aDL3和auL4、aDL4关闭后，产生一微秒的强脉冲信号aup、aDP将第一原子系综3、第二原 子系综4的铷87原子制备到初态。在栗浦光脉冲信号作用后，强的写光脉冲信号auw、aDW打开 五百纳秒，得到两套斯托克斯光aus、a DS和原子系综的纠缠态。在光和原子纠缠保持一百纳 秒后，弱的读光脉冲信号auR、aDR打开五百纳秒，得到反斯托克斯光auAs、aDAs。
[0030] 如图4所示，所述的第一原子系综3、第二原子系综4都采用铷87原子的52S1/:^^F = 1和F = 2以及52P1/2的F、= 1和F、=2的超精细能级，利用钛宝石激光器的调谐特性和声光调 制器12-18的移频特性，获得相应波长的光信号。栗浦光脉冲信号a UP、aDP的频率和52S1/2的F =2至Ι」52Ρι/2的F、= 1的跃迀吸收线共振，制备到基态52Ρι/2的F= 1态;写光脉冲信号auw、aDW的 频率和52S1/2的F= 1到52P1/2的F、= 2的跃迀吸收线有一定的失谐;斯托克斯光的本地振荡光 310^[1和模拟光310^[3的频率和斯托克斯光3115^5的频率相同由写光频率和相应的原 子能级决定，和5 2Si/2的F = 2到52Ρι/2的F、= 2的跃迀吸收线有一定的失谐；读光脉冲信号 aUR、aDR的频率和52S1/2的F = 2到52P1/2的F、= l的跃迀吸收线有一定的失谐;反斯托克斯光的 本地振荡光auL2、aDL2和模拟光auL4、aDL4的频率和反斯托克斯光auAS、aDAS的频率相同由读光频 率和相应的原子能级决定，该频率和5 251/2的？=1到52P1/2的F、= l的跃迀吸收线有一定的失 谐。通过控制写光脉冲信号auw、aDW、读光脉冲信号auR、aDR的单光子失谐量的大小，和斯托克 斯光的本地振荡光auLi、aDLi及模拟光aUL3、aDL3、反斯托克斯光的本地振荡光aUL2、aDL2及模拟 光auL4、aDL4的光子失谐量的大小，控制光和原子的相互作用强度和关联噪声，可以获得最佳 的光和原子系综的纠缠。
[0031] 如图1所示，所述光束耦合系统由八个消光比达到105:1的格兰汤姆森棱镜21-28 和一个光学分束器29组成；所述的格兰汤姆森棱镜21、25将竖直偏振的写光脉冲信号auw、 aDW和水平偏振的反斯托克斯光的模拟光脉冲信号auw、aDL4親合起来;格兰汤姆森棱镜22、26 将竖直偏振的读光脉冲信号auR、aDR和水平偏振的斯托克斯光模拟光脉冲信号aio、aDL3親合 起来;格兰汤姆森棱镜23、24、27、28将竖直偏振的读光脉冲信号auR、aDR、写光脉冲信号auw、 aDw在进入测量系统过滤掉，光学分束器29为50/50光学分束器，将