一种实现量子相干的光电混合系统技术方案

本发明专利技术提供一种实现量子相干的光电混合系统，包括：固定腔镜及可移动腔镜之间形成设有冷的原子团的光学腔，可移动腔镜充有电荷；光学腔内注入探测光；与可移动腔镜间形成电容性耦合的电荷体；电流发生器电性连接电荷体而注入电荷，调整注入的电荷量而控制电荷体同可移动腔镜上电荷间的库仑力，以控制可移动腔镜相对固定腔镜位移，使光学腔内因外部作用而产生的腔场的强度发生变化，因此作为控制场的量子化腔场发生变化，继而根据腔场强度的变化相干地调控探测光与原子团中原子间的相互作用，实现对探测光包含的信息在冷原子中的存/取或对探测光传输路径的通/断；本发明专利技术具有电控制高集成化优势、腔品质调节功能、及用腔诱导透明实现量子存储。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供一种实现量子相干的光电混合系统，包括：固定腔镜及可移动腔镜之间形成设有冷的原子团的光学腔，可移动腔镜充有电荷；光学腔内注入探测光；与可移动腔镜间形成电容性耦合的电荷体；电流发生器电性连接电荷体而注入电荷，调整注入的电荷量而控制电荷体同可移动腔镜上电荷间的库仑力，以控制可移动腔镜相对固定腔镜位移，使光学腔内因外部作用而产生的腔场的强度发生变化，因此作为控制场的量子化腔场发生变化，继而根据腔场强度的变化相干地调控探测光与原子团中原子间的相互作用，实现对探测光包含的信息在冷原子中的存/取或对探测光传输路径的通/断；本专利技术具有电控制高集成化优势、腔品质调节功能、及用腔诱导透明实现量子存储。【专利说明】-种实现量子相干的光电混合系统
本专利技术设及量子通信
，特别是设及一种实现量子相干的光电混合系统。
技术介绍
在目前该个不断增长全球性信息交换的时代，对安全和快速通信技术的要求也越 来越强烈，例如：光量子通讯网络。该样一个通讯网络，目前最大的挑战是距离W及模块的 集成化。作为最有可能成为未来信息载体的光子被科学家们所看好，然而由于光子与外部 环境的相互作用，量子退相干性比较大，比较难应用。该样基于量子存储的量子中继器成为 克服长距离的关键技术。量子存储展现出在量子计算，量子通信，量子网络等量子信息领域 中的核屯、地位。如何实现量子存储模块的集成成为目前一个急需要解决技术难题。目前关 于量子存储的机制大致有=个主要的方案： 1、基于受激拉曼跃迁的存储机制，光场与跃迁能级之间有较大的共振失谐A &gt; > Yd; 丫为上能级的衰减系数，d存储介质的光学深度。光子通过受激拉曼跃迁被吸收存 放在亚稳态|3i>上。 2、电磁诱导透明（EIT)机制，光场与原子的偶极跃迁是近共振的A << 丫 d。控 制场被用来为信号场打开一个特殊的透明窗口，用该种方法，信号场在介质中W-个减小 的群速度传播，该个速度可W通过调节控制场使其降低到零，光信息被相干的从光场转移 到介质的自旋态上，即被相干地存储在原子的自旋态上。 3、光子回波机制：通过应用一个快速的短的共振JT脉冲，映射激发从不稳定的激 发态|e>到稳定的基态|s〉。 目前的存储方案基本上都是利用W上=种机制，并且都是经典的光制调控方法， 世界上各个国家的研究小组也主要侧重研究如何提高研究存储效率和存储时间上，然其最 优存储效率被论证主要取决于其光场在存储介质中光学深度。目前的上光调控主要W声光 调制或者PZT方法。声光调制由于其技术方案上的问题，很难将其集成到模块上，即使可W 实现也将需要解决很多实践问题；而PZT驱动法，虽方便集成，但对于量子化的腔场，即使 利用最高品质达到PZT的极限值，其灵敏度和重复精度在实践中也是很难达到要求。
技术实现思路
鉴于W上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种实现量子相干的光电 混合系统，通过电控制的灵敏机械运动来实现对腔内量子化光场的调控，解决现有技术中 量子存储模块集成困难、灵敏度及精度要求无法达到的问题。 [000引为实现上述目标及其他相关目标，本专利技术提供一种实现量子相干的光电混合系 统，包括；相对设置的固定腔镜及可移动腔镜，两者间形成设有冷的原子团的光学腔，所述 可移动腔镜充有电荷；所述光学腔内注入探测光；电荷体，与所述可移动腔镜间形成电容 性禪合；外部电路，包括；电流发生器；所述电流发生器，电性连接所述电荷体，用于向所述 电荷体注入电荷，并通过调整所述注入的电荷量而控制所述电荷体同所述可移动腔镜上电 荷间的库仑力，w控制所述可移动腔镜相对固定腔镜位移；所述光学腔因所述位移而变化 腔长度，使所述光学腔内因外部作用而产生的腔场的强度发生变化，根据所述腔场强度的 变化相干地调控所述探测光与所述原子团中原子间的相互作用，实现对所述探测光包含的 信息在所述冷原子中的存/取或对所述探测光传输路径的通/断。 可选的，所述实现对所述探测光中信息的存/取，包括；1)所述腔场是通过与所述 光学腔共振的入射光场作用而产生的，所述腔场强度变化使光学腔和入射光场之间失去共 振而失谐减少光学腔内光子数量，使所述探测光与冷原子相互作用而使探测光中的信息转 移至原子系综的自旋态得到存储；或2)通过控制所述可移动腔镜的位移使所述腔场强度 进行1)中的腔场强度变化的逆向变化，使原子系综的自旋态所存储的信息转移至探测光。 可选的，所述实现对所述探测光传输路径的通/断，包括：当所述腔场强度增强至 超过第一强度值，W破坏探测光与原子的相互作用而形成透明窗口，使探测光无吸收地穿 过所述原子而传输；或当所述腔场强度减弱至低于第二强度值，使探测光被所述原子吸收。 可选的，所述透明窗口的形成方式包括W下中的一种；A)由与所述光学腔共振的 入射光场作用而形成；B)所述光学腔为真空的情况下，通过真空诱导的拉比分裂作用而形 成。 可选的，所述A)中的因入射光场的入射形成的腔场的强度大于所述探测光所形 成光场的强度。 可选的，所述可移动腔镜为可带电的纳米机械振子，所述可移动镜的移动还受到 光压和外部热环境的作用。 可选的，所述固定腔镜朝向腔外的第一壁面为光入射面，所述固定腔镜朝向腔内 的第二壁面为反射面；所述可移动腔镜朝向腔外的第=壁面充有电荷，其朝向腔内的第四 壁面为反射面；所述电荷体对应所述第=壁面设置并与其保持预定距离。 可选的，所述冷的原子团为S能级原子团。 可选的，所述外部电路还包括；用于发射所述探测光的存储激光器，所述存储激光 器通过同步信号发生器连接所述电流发生器。 可选的，所述电流发生器是电流脉冲发生器。 如上所述，本专利技术提供一种实现量子相干的光电混合系统，包括：相对设置的固定 腔镜及可移动腔镜，两者间形成设有冷的原子团的光学腔，所述可移动腔镜充有电荷；所述 光学腔内注入探测光；电荷体，与所述可移动腔镜间形成电容性禪合；外部电路，包括：电 流发生器；所述电流发生器，电性连接所述电荷体，用于向所述电荷体注入电荷，并通过调 整所述注入的电荷量而控制所述电荷体同所述可移动腔镜上电荷间的库仑力，W控制所述 可移动腔镜相对固定腔镜位移；所述光学腔因所述位移而变化腔长度，使所述光学腔内因 外部作用而产生的腔场的强度发生变化，根据所述腔场强度的变化相干地调控所述探测光 与所述原子团中原子间的相互作用，实现对所述探测光包含的信息在所述冷原子中的存/ 取或对所述探测光传输路径的通/断；本专利技术具有电控制高集成化优势、腔品质调节功能、 及用腔诱导透明实现量子存储。 【专利附图】【附图说明】 图1显示为本专利技术一实施例中的实现量子相干的光电混合系统的结构示意图。 图2显示为本专利技术一实施例中的冷S能级原子团跃迁的原理示意图。 图3a显示为本专利技术一实施例中的光电混合系统中电荷体上的电荷数随时间变化 的坐t不不意图。 图3b显示为本专利技术一实施例中的光电混合系统中腔场强度随时间变化的坐标示 意图。 图3c显示为本专利技术一实施例中的光电混合系统中混合角随时间变化的坐标示意 图。 图3d显示为本专利技术一实施例中的光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现量子相干的光电混合系统，其特征在于，包括：相对设置的固定腔镜及可移动腔镜，两者间形成设有冷的原子团的光学腔，所述可移动腔镜充有电荷；所述光学腔内注入探测光；电荷体，与所述可移动腔镜间形成电容性耦合；外部电路，包括：电流发生器；所述电流发生器，电性连接所述电荷体，用于向所述电荷体注入电荷，并通过调整所述注入的电荷量而控制所述电荷体同所述可移动腔镜上电荷间的库仑力，以控制所述可移动腔镜相对固定腔镜位移；所述光学腔因所述位移而变化腔长度，使所述光学腔内因外部作用而产生的腔场的强度发生变化，根据所述腔场强度的变化相干地调控所述探测光与所述原子团中原子间的相互作用，实现对所述探测光包含的信息在所述冷原子中的存/取或对所述探测光传输路径的通/断。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王中阳，秦立国，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：上海;31