一种基于CVD钻石的量子中继设备及其制备方法与流程

本发明涉及量子计算技术领域，具体为一种基于cvd钻石的量子中继设备及其制备方法。

背景技术：

cvd钻石是一种由直径10到30纳米的钻石结晶聚合而成的多结晶钻石，早期的人造钻石由于空气中的氮原子进进钻石晶体而呈淡淡的糖稀颜色，经过科学家的改良制作方法，生产的人造钻石在外观上和自然钻石没有任何差异。

量子中继器是量子通信系统使用纠缠光子对为信号源，而量子中继器通过纠缠制备、纠缠分发、纠缠纯化和纠缠交换来实现中继功能的转换器。量子信号的传输距离由中继级数决定。使用这种中继器的量子通信系统可以用于长距离量子通信。cvd钻石是一种优良的量子信息写入储存的介质。

现有的基于cvd钻石的量子中继设备是通过单色激光器照射cvd钻石，通过光电探测器探测荧光强度来进行读出的，但是现有的单色激光器在安装时，不便快速精确的调节单色激光器与cvd钻石的间距，不易于单色激光器安装固定到最佳的位置处。

技术实现要素：

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于cvd钻石的量子中继设备及其制备方法，具备能够快速精确的调节单色激光器与cvd钻石的间距的优点，解决了不易于单色激光器安装固定到最佳的位置处的问题。

(二)技术方案

为实现上述能够快速精确的调节单色激光器与cvd钻石的间距的目的，本发明提供如下技术方案：一种基于cvd钻石的量子中继设备及其制备方法，包括底座，所述底座的上端固定连接有支撑杆，所述支撑杆的另一端安装有安装座，所述安装座的上端安装有光电探测器，所述底座的上端开设有活动槽，所述活动槽内滑动连接有活动块，所述活动块内设有螺纹孔，所述活动槽相向的槽壁上通过轴承转动连接有螺纹杆，所述活动块螺纹连接在螺纹杆上，所述螺纹杆远离支撑杆的一端穿过轴承并向外延伸，所述活动块的上端穿过活动槽槽口并向外延伸，且固定连接有连接板，所述连接板靠近支撑杆的侧壁上固定连接有安装板，所述安装板上安装有单色激光器，位于所述支撑杆和连接板之间的底座上端固定连接有滑筒，所述滑筒内滑动连接有滑杆，所述滑杆远离底座的一端穿过滑筒筒口并向外延伸，且固定连接有固定框，所述固定框内通过固定机构连接有cvd钻石，所述活动槽的槽壁上开设有活动孔，所述活动块的侧壁上固定连接有活动杆，所述活动杆的另一端穿过活动孔并向外延伸，且其杆壁上固定连接有标杆，位于所述标杆后方的底座竖直侧壁上设有刻度。

优选的，所述固定机构包括下夹座、拉杆孔、弹簧、上夹座和拉杆，所述下夹座固定连接在固定框内框底上，所述拉杆孔开设在固定框上框壁上，所述弹簧的一端固定连接在固定框内框壁上，所述弹簧的另一端固定连接在上夹座上端，所述上夹座上端与拉杆的一端固定连接，所述拉杆的另一端穿过弹簧和拉杆孔并向外延伸，所述上夹座和下夹座相向的侧壁上设有与cvd钻石相匹配的凹槽，且所述上夹座和下夹座相向的侧壁与cvd钻石表面相抵。

优选的，所述滑杆杆壁上均匀等距的开设有若干个调节孔，所述滑筒上对称开设有螺纹孔，所述滑筒上设有螺栓，所述螺栓的一端穿过其中一个螺纹孔和对应的调节孔并向另一个螺纹孔内延伸。

优选的，所述螺纹杆远离支撑杆的一端固定连接有旋转把手。

优选的，所述拉杆远离滑筒的一端固定连接有拉板。

优选的，所述底座的两侧对称固定连接有固定板，所述固定板上开设有若干个固定孔。

优选的，所述中继设备包括微波线圈、单色激光器、cvd钻石以及光电探测器，其中，所述方法包括以下步骤：

步骤1，所述单色激光器为绿色单色激光器，其用于极化cvd钻石中的nv中心，nv中心的制备方法是通过透射电镜在cvd钻石内部注入氮离子，之后1000度高温退火产生nv中心；

步骤2，所述cvd钻石用532nm激光照射10微秒对其进行极化，然后通过施加2870mhz微波，使得量子信息存储设备实现对nv中心电子自旋的调控；所述微波线圈用于将事先编辑好的叠加态信息写入nv中心电子自旋；

步骤3，在步骤2中写入的信息会在纵向驰豫时间内保持1/e保真度，并可以在单色激光器再次照射cvd钻石时，通过光电探测器探测荧光强度来进行读出。

步骤4，通过改变单色激光器与cvd钻石的间距，使得光电探测器探测荧光强度，从而得出一组数据，得到最合适的单色激光器与cvd钻石的间距，最后将单色激光器固定。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种基于cvd钻石的量子中继设备，具备以下有益效果：

该基于cvd钻石的量子中继设备及其制备方法，通过设置底座、支撑杆、安装座、光电探测器、活动槽、活动块、螺纹杆、连接板、安装板、单色激光器、滑筒、滑杆、固定框、cvd钻石、活动孔、活动杆和标杆，当需要使用单色激光器照射经过处理的cvd钻石时，将cvd钻石固定在固定框内，正转或反转螺纹杆，带动活动块在活动槽内滑动，带动连接板和单色激光器做靠近或远离cvd钻石的运动，使得单色激光器和cvd钻石的间距增大或缩短，活动块运动，带动活动杆和标杆做同步运动，根据标杆在刻度上的位置，精确调节单色激光器和cvd钻石的间距，能够快速精确的调节单色激光器与cvd钻石的间距，易于单色激光器安装固定到最佳的位置处。

附图说明

图1为本发明提出的一种基于cvd钻石的量子中继设备的结构示意图；

图2为本发明提出的基于cvd钻石的量子中继设备的正视图；

图3为图1中a部分的放大图；

图4为图1中b部分的放大图。

图中：1底座、2支撑杆、3安装座、4光电探测器、5活动槽、6活动块、7螺纹杆、8连接板、9安装板、10单色激光器、11滑筒、12滑杆、13固定框、14固定机构、141下夹座、142拉杆孔、143弹簧、144上夹座、145拉杆、15cvd钻石、16活动孔、17活动杆、18标杆、19调节孔、20螺栓、21拉板、22固定板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-4，一种基于cvd钻石的量子中继设备及其制备方法，包括底座1，底座1的上端固定连接有支撑杆2，支撑杆2的另一端安装有安装座3，安装座3的上端安装有光电探测器4，底座1的上端开设有活动槽5，活动槽5内滑动连接有活动块6，活动块6内设有螺纹孔，活动槽5相向的槽壁上通过轴承转动连接有螺纹杆7，活动块6螺纹连接在螺纹杆7上，螺纹杆7远离支撑杆2的一端穿过轴承并向外延伸，活动块6的上端穿过活动槽5槽口并向外延伸，且固定连接有连接板8，连接板8靠近支撑杆2的侧壁上固定连接有安装板9，安装板9上安装有单色激光器10，位于支撑杆2和连接板8之间的底座1上端固定连接有滑筒11，滑筒11内滑动连接有滑杆12，滑杆12远离底座1的一端穿过滑筒11筒口并向外延伸，且固定连接有固定框13，固定框13内通过固定机构14连接有cvd钻石15，活动槽5的槽壁上开设有活动孔16，活动块6的侧壁上固定连接有活动杆17，活动杆17的另一端穿过活动孔16并向外延伸，且其杆壁上固定连接有标杆18，位于标杆18后方的底座1竖直侧壁上设有刻度，当需要使用单色激光器10照射经过处理的cvd钻石15时，将cvd钻石15固定在固定框13内，正转或反转螺纹杆7，带动活动块6在活动槽5内滑动，带动连接板8和单色激光器10做靠近或远离cvd钻石15的运动，使得单色激光器10和cvd钻石15的间距增大或缩短，活动块6运动，带动活动杆17和标杆18做同步运动，根据标杆18在刻度上的位置，精确调节单色激光器10和cvd钻石15的间距，能够快速精确的调节单色激光器10与cvd钻石15的间距，易于单色激光器10安装固定到最佳的位置处。

固定机构14包括下夹座141、拉杆孔142、弹簧143、上夹座144和拉杆145，下夹座141固定连接在固定框13内框底上，拉杆孔142开设在固定框13上框壁上，弹簧143的一端固定连接在固定框13内框壁上，弹簧143的另一端固定连接在上夹座144上端，上夹座144上端与拉杆145的一端固定连接，拉杆145的另一端穿过弹簧143和拉杆孔142并向外延伸，上夹座144和下夹座141相向的侧壁上设有与cvd钻石15相匹配的凹槽，且上夹座144和下夹座141相向的侧壁与cvd钻石15表面相抵，拉动拉杆145，即可增大上夹座144和下夹座141的间距，便于将cvd钻石15固定在上夹座144和下夹座141之间。

滑杆12杆壁上均匀等距的开设有若干个调节孔19，滑筒11上对称开设有螺纹孔，滑筒11上设有螺栓20，螺栓20的一端穿过其中一个螺纹孔和对应的调节孔19并向另一个螺纹孔内延伸，使得固定框13的高度可调，便于适应不同大小的cvd钻石15。

螺纹杆7远离支撑杆2的一端固定连接有旋转把手，易于螺纹杆7的转动。

拉杆145远离滑筒11的一端固定连接有拉板21，便于拉动拉杆21。

底座1的两侧对称固定连接有固定板22，固定板22上开设有若干个固定孔，便于该装置通过螺钉来安装固定。

中继设备包括微波线圈、单色激光器10、cvd钻石15以及光电探测器4，其中，方法包括以下步骤：

步骤1，单色激光器10为绿色单色激光器，其用于极化cvd钻石中的nv中心，nv中心的制备方法是通过透射电镜在cvd钻石内部注入氮离子，之后1000度高温退火产生nv中心；

步骤2，cvd钻石15用532nm激光照射10微秒对其进行极化，然后通过施加2870mhz微波，使得量子信息存储设备实现对nv中心电子自旋的调控；微波线圈用于将事先编辑好的叠加态信息写入nv中心电子自旋；

步骤3，在步骤2中写入的信息会在纵向驰豫时间内保持1/e保真度，并可以在单色激光器10再次照射cvd钻石15时，通过光电探测器4探测荧光强度来进行读出。

步骤4，通过改变单色激光器10与cvd钻石15的间距，使得光电探测器4探测荧光强度，从而得出一组数据，得到最合适的单色激光器10与cvd钻石15的间距，最后将单色激光器10固定。

综上所述，该基于cvd钻石的量子中继设备及其制备方法，当需要使用单色激光器10照射经过处理的cvd钻石15时，将cvd钻石15固定在固定框13内，正转或反转螺纹杆7，带动活动块6在活动槽5内滑动，带动连接板8和单色激光器10做靠近或远离cvd钻石15的运动，使得单色激光器10和cvd钻石15的间距增大或缩短，活动块6运动，带动活动杆17和标杆18做同步运动，根据标杆18在刻度上的位置，精确调节单色激光器10和cvd钻石15的间距，能够快速精确的调节单色激光器10与cvd钻石15的间距，易于单色激光器10安装固定到最佳的位置处。

需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。