一种量子纠缠源保真度测量系统及方法技术方案

本申请提供一种量子纠缠源保真度测量系统及方法，涉及量子光学领域，所述系统包括：量子态测量基矢制备单元、探测单元、符合计数器、数据存储与处理单元；所述量子态测量基矢制备单元的数量为2组、所述探测单元的数量为2组，1组所述量子态测量基矢制备单元的输出端连接于1组所述探测单元的输入端，2组所述探测单元的输出端连接于所述符合计数器的输入端；所述符合计数器的输出端连接于所述数据存储与处理单元的输入端。本申请提供的技术方案结构简单、成本较低并且可以方便地实现量子纠缠源的保真度测量。保真度测量。保真度测量。

【技术实现步骤摘要】
一种量子纠缠源保真度测量系统及方法


[0001]本申请涉及量子光学领域，具体涉及一种量子纠缠源保真度测量系统及方法。

技术介绍

[0002]缠光子对是光量子信息处理领域中最为重要的资源，它在量子通信与量子计算的诸多重要理论证明中有着广泛的运用：例如在量子隐形传态、量子中继器、量子态克隆、量子门操作以及单向量子计算等方案中起着重要作用。随着量子力学的发展，量子光学信息科学有了长足的进步，各种涌现的方案对纠缠态有了更高的要求。
[0003]纠缠源是产生纠缠光子对的光学实验系统，纠缠光子对质量的高低主要取决于纠缠源性能的好坏，因此，在纠缠源实际投入使用前需要对其性能进行测试。在量子信息和量子计算中，评价两个量子态之间的差异的一种常用度量方法是计算其保真度，因此，保真度测量是纠缠源性能测试的一个必要环节。现有的纠缠源保真度测量系统结构复杂、成本较高，亟需一种结构简单的量子纠缠源保真度测量系统。

技术实现思路

[0004]申请提供一种量子纠缠源保真度测量系统及方法，以解决量子纠缠源保真度测量的问题。
[0005]一种量子纠缠源保真度测量系统，所述系统包括：量子态测量基矢制备单元、探测单元、符合计数器、数据存储与处理单元；所述量子态测量基矢制备单元的数量为2组、所述探测单元的数量为2组，1组所述量子态测量基矢制备单元的输出端连接于1组所述探测单元的输入端，所述2组探测单元的输出端连接于所述符合计数器的输入端；所述符合计数器的输出端连接于所述数据存储与处理单元的输入端。
[0006]优选地，所述量子态测量基矢制备单元包括第一分束器、第二分束器、相位调制器、可调光延时器、可调光衰减器，所述第一分束器与所述第二分束器之间设置有两条光路，所述两条光路光程相等，其中，所述相位调制器设置于一条光路中，所述可调光延时器与所述可调光衰减器串联于另一条光路中。
[0007]优选地，1组所述探测单元包括1个单光子探测器，1组所述量子态测量基矢制备单元包括2个输出端并且2个输出端分别连接于两路光程不同的输出光路，所述两路光程不同的输出光路合并为一路后连接于1个所述单光子探测器的输入端，所述符合计数器为2通道符合计数器。
[0008]优选地，1组所述探测单元包括2个单光子探测器，1组所述量子态测量基矢制备单元包括2个输出端并且每个输出端连接于1个所述单光子探测器，1组所述量子态测量基矢制备单元连接的2个所述单光子探测器的2个输出端分别连接于所述符合计数器的输入端，所述符合计数器为4通道符合计数器。
[0009]优选地，所述数据存储与处理单元为FPGA、ARM、单片机或CPU中的一种。
[0010]一种量子纠缠源保真度测量方法，基于量子纠缠源保真度测量系统实现，所述方
法包括：制备测量基矢量子态，通过量子态测量基矢制备单元制备不同测量基矢下的量子态，当不调节相位时得到ZZ基下的量子态，当调节π/2相位时得到YY基下的量子态，当调节π相位时得到XX基下的量子态；通过探测单元实现量子态的探测；通过符合计数器完成探测数据的符合性分析与统计；通过数据存储与处理单元实时计算、分析并记录待测量子纠缠源的保真度信息。
[0011]由以上本申请提供的技术方案可见，提供了一种量子纠缠源保真度测量系统及方法，通过量子态测量基矢制备单元可以分别调制出XX基、YY基与ZZ基下的量子态，通过探测单元完成纠缠光子对的探测，通过符合计数器完成探测数据符合性分析与统计，通过数据存储与处理单元得到待测量子纠缠源的保真度信息，本申请提供的技术方案可以方便地实现量子纠缠源保真度的测量，大大降低了现有纠缠源保真度测量系统的复杂度。
附图说明
[0012]为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0013]图1为本申请的一种量子纠缠源保真度测量系统示意图；图2为本申请的量子态测量基矢制备单元具体结构示意图；图3为本申请的探测单元一种实施方式具体结构示意图；图4为本申请的探测单元另一种实施方式具体结构示意图。
具体实施方式
[0014]为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。
[0015]通用的纠缠源一般包括有相同的两组输出，每组输出又包括两路不同的输出。
[0016]图1为本申请的一种量子纠缠源保真度测量系统示意图，参照图1所示，纠缠源一般包括有相同的两组输出，每组输出又包括两路不同的输出即路径0与路径1；本申请实施方式中提供的一种量子纠缠源保真度测量系统可以包括量子态测量基矢制备单元、探测单元、符合计数器、数据存储与处理单元，量子态测量基矢制备单元的数量为2组、探测单元的数量也为2组，其中，1组量子态测量基矢制备单元的输出端连接于1组探测单元的输入端、另一组量子态测量基矢制备单元的输出端连接于另一组探测单元的输入端，上述2组探测单元的输出端连接于符合计数器的输入端；符合计数器的输出端连接于数据存储与处理单元的输入端。
[0017]图2为本申请的量子态测量基矢制备单元具体结构示意图，参照图2所示，每组量子态测量基矢制备单元均包括第一分束器BS1、第二分束器BS2、相位调制器PM、可调光延时器VOTD、可调光衰减器VOA，第一分束器BS1与第二分束器BS2之间设置有两条光路，上述两条光路的光程相等，其中，相位调制器PM设置于一条光路中，可调光延时器VOTD与可调光衰减器VOA串联于另一条光路中，第一分束器BS1与第二分束器BS2均为两进两出分束器，其中，第一分束器BS1的两个输入端分别连接于纠缠源一组输出中的两路不同输出即路径0与路径1，第二分束器BS2的两路输出分别连接于探测单元的两路输入端。
[0018]在一种可行的实施方式中，图3为本申请的探测单元一种实施方式具体结构示意图，参照图3所示，1组探测单元包括1个单光子探测器，2组探测单元共包括2个单光子探测器，分别记为：第一单光子探测器SAPD1、第三单光子探测器SAPD3，1组量子态测量基矢制备单元包括2个输出端并且2个输出端分别连接于两路光程不同的输出光路，两路光程差异对应的时间差优选值为纠缠源的发光周期或者小于发光周期，但最小时间差可分辨，上述两路光程不同的输出光路合并为一路后连接于1个单光子探测器的输入端，2组探测单元即2个单光子探测器的输出端分别连接于符合计数器的输入端，符合计数器为2通道符合计数器。此种实施方式，利用两路光程不同的输出光路形成的时间差进行探测。
[0019]在一种可行的实施方式中，图4为本申请的探测单元另一种实施方式具体结构示意图，参照图4所示，每组探测单元包括2个单光子探测器，2组探测单元共包括4个单光子探测器，分别记为：第一单光子探测器SAPD1、第二单光子探测器SAPD2、第三单光子探测器SAPD3、第四单光子探测器SAPD4，1组量子态测量基矢制备单元包括2个输出端并且每本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种量子纠缠源保真度测量系统，其特征在于，所述系统包括：量子态测量基矢制备单元、探测单元、符合计数器、数据存储与处理单元；所述量子态测量基矢制备单元的数量为2组、所述探测单元的数量为2组，1组所述量子态测量基矢制备单元的输出端连接于1组所述探测单元的输入端，所述2组探测单元的输出端连接于所述符合计数器的输入端；所述符合计数器的输出端连接于所述数据存储与处理单元的输入端。2.根据权利要求1所述的量子纠缠源保真度测量系统，其特征在于，所述量子态测量基矢制备单元包括第一分束器、第二分束器、相位调制器、可调光延时器、可调光衰减器，所述第一分束器与所述第二分束器之间设置有两条光路，所述两条光路光程相等，其中，所述相位调制器设置于一条光路中，所述可调光延时器与所述可调光衰减器串联于另一条光路中。3.根据权利要求1所述的量子纠缠源保真度测量系统，其特征在于，1组所述探测单元包括1个单光子探测器，1组所述量子态测量基矢制备单元包括2个输出端并且2个输出端分别连接于两路光程不同的输出光路，所述两路光程不同的输出光路合并为一路后连接于1个所述单...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，张立华，
申请(专利权)人：北京中创为南京量子通信技术有限公司，
类型：发明
国别省市：