非破坏性的贝尔态测量系统及测量方法与流程

文档序号:12490932阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种非破坏性的贝尔态测量系统,其特征在于,包括:

纠缠光子源,用于产生一对纠缠光子,即第一光子(1)和第二光子(2);

偏振单光子源,用于产生第一辅助单光子(X)、第二辅助单光子(Y),第三辅助单光子(M)和第四辅助单光子(N);

光子传输路径,包括两条主传输路径(A1,A2)和四条辅助传输路径(B1,B2,B3,B4),两条主传输路径(A1,A2)用于分别传输第一光子(1)和第二光子(2),四条辅助传输路径(B1,B2,B3,B4)用于分别传输四个辅助单光子(X,Y,M,N);

单光子探测器,包括四个单光子探测器(D1,D2,D3,D4),用于与测量模块相配合确定被测纠缠光子对(1,2)所处的贝尔态;

测量模块,包括:

第一前置测量子模块Q1,用于产生第一中间输出状态ω1

第一后置测量子模块Q1+,用于将第一中间输出状态ω1转化为第一输出状态Ω1

第二前置测量子模块Q2,用于产生第二中间输出状态ω2

第二后置测量子模块Q2+,用于将第二中间输出状态ω2转化为第二输出状态Ω2

所述第一前置测量子模块Q1与第一后置测量子模块Q1+串行连接,用于将第一输出状态Ω1同时输出给第一单光子探测器D1和第二单光子探测器D2;

所述第二前置测量子模块Q2与第二后置测量子模块Q2+串行连接,用于将第二输出状态Ω2同时输出给第三单光子探测器D3和第四单光子探测器D4。

2.根据权利1所述的测量系统,其中第一前置测量子模块Q1,包括两个阿达马门(H1,H2)、一个偏振分光棱镜(S1)和两个受控非门(T1,T2),且第一阿达马门(H1)、第一偏振分光棱镜(S1)和第二受控非门(T1)依次位于第一辅助传输路径(B1)的前段,第二阿达马门(H2)、第一偏振分光棱镜(S1)和第一受控非门(T2)依次位于第二辅助传输路径(B2)前段。

3.根据权利1所述的测量系统,其中第一后置测量子模块Q1+,包括两个受控非门(T3,T4)、一个偏振分光棱镜(S2)和两个阿达马门(H3,H4),且第三受控非门(T3)、第二偏振分光棱镜(S2)和第三阿达马门(H3)依次位于第一辅助传输路径(B1)的后段,第四受控非门(T4)、第二偏振分光棱镜(S2)和第四阿达马门(H4)依次位于第二辅助传输路径(B2)的后段。

4.根据权利1所述的测量系统,其中第二前置测量子模块Q2,包括四个阿达马门(H5,H6,H7,H8)、一个偏振分光棱镜(S3)和两个受控非门(T5,T6),且第五阿达马门(H5)和第六阿达马门(H6)位于第二主传输路径(A2)的前段,第七阿达马门(H7)、第三偏振分光棱镜(S3)和第六受控非门(T5)位于第三辅助传输路径(B3)前段,第八阿达马门(H8)、第三偏振分光棱镜(S3)和第五受控非门(T6)位于第四辅助传输路径(B4)前段。

5.根据权利1所述的测量系统,其中第二后置测量子模块Q2+,包括两个受控非门(T7,T8)、一个偏振分光棱镜(S4)和四个阿达马门(H9,H10,H11,H12),且第九阿达马门(H9)和第十阿达马门(H10)位于第一主传输路径(A1)的后段,第七受控非门(T7)、第四偏振分光棱镜(S4)和第十一阿达马门(H11)位于第三辅助传输路径(B3)的后段,第八受控非门(T8)、第四偏振分光棱镜(S4)和第十二阿达马门(H12)位于第四辅助传输路径(B4)的后段。

6.一种利用非破坏性的贝尔态测量系统进行贝尔态测量的方法,包括如下步骤:

1)由纠缠光子源产生纠缠光子对(1,2),即第一光子(1)和第二光子(2);

2)由偏振单光子源产生第一辅助单光子(X)、第二辅助单光子(Y)、第三辅助单光子(M)和第四辅助单光子(N),且第一辅助单光子(X)和第三辅助单光子(M)为空光子,第二辅助单光子(Y)和第四辅助单光子(N)的偏振方向均为水平方向;

3)将第一光子(1)、第二光子(2)、第一辅助单光子(X)和第二辅助单光子(Y)分别沿着对应的第一主传输路径(A1)、第二主传输路径(A2)、第一辅助传输路径(B1)和第二辅助传输路径(B2)进行一次传输后,再依次通过第一前置测量子模块Q1和第一后置测量子模块Q1+进行二次传输,输出第一输出信号Ω1,然后将该第一输出信号Ω1同时传送给第一单光子探测器(D1)和第二单光子探测器(D2)中,驱动这两个单光子探测器进行响应,并记录这两个单光子探测器(D1,D2)的响应结果;

4)将第一光子(1)、第二光子(2)、第三辅助单光子(M)和第四辅助单光子(N)沿着对应的第一主传输路径(A1)、第二主传输路径(A2)、第三辅助传输路径(B3)和第四辅助传输路径(B4)进行一次传输后,再依次通过第二前置测量子模块Q2和第二后置测量子模块Q2+进行二次传输,输出第二输出信号Ω2,然后将该第二输出信号Ω2同时传送给第三单光子探测器(D3)和第四单光子探测器(D4)中,驱动这两个单光子探测器进行响应,观察并记录这两个单光子探测器(D3,D4)的响应结果;

5)根据这四个单光子探测器(D1,D2,D3,D4)的响应结果,确定被测纠缠光子对(1,2)的贝尔态:

当第一单光子探测器(D1)和第四单光子探测器(D4)都有响应时,则纠缠光子对(1,2)所处的状态为第一量子态|ψ+>12

当第一单光子探测器(D1)和第三单光子探测器(D3)都有响应时,则纠缠光子对(1,2)所处的状态为第二量子态|ψ->12

当第二单光子探测器(D2)和第四单光子探测器(D4)都有响应时,则纠缠光子对(1,2)所处的状态为第三量子态|φ+>12

当第二单光子探测器(D2)和第三单光子探测器(D3)都有响应时,则纠缠光子对(1,2)所处的状态为第四量子态|φ->12

当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1