【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及量子存储的，更具体地，涉及一种基于光学谐振腔的量子存储装置及量子存储方法。
技术介绍
1、在光量子通讯领域，由于光子在自由空间或者是光纤中进行传输会产生不同程度的损耗，难以实现超长距离的量子通讯。为了实现百公里以上量子通讯，量子中继是可行的方案之一，而量子存储器正是量子中继器的核心部件之一。
2、量子存储器的存储效率，直接影响了量子通讯网络的信息传输速率。目前，光信号通过直接入射的方式进入稀土掺杂晶体中被稀土离子吸收，从而实现光信号的存储。在存储信号读取的过程中，产生的光子回波，即被读取信号，由于光子回波被稀土掺杂晶体重复吸收，导致存储效率的理论上限为54%。
技术实现思路
1、为解决现有技术中的技术问题中的至少之一，本专利技术实施例提供一种基于光学谐振腔的量子存储装置及量子存储方法，能够提高量子存储的效率。
2、本专利技术提供了一种基于光学谐振腔的量子存储装置，包括：光发生模块，被构造成发出泵浦光和光信号；电脉冲发生模块，被构造成根据预设存储方式生成与上述光信号对应的电学脉冲信号；存储模块，包括：稀土掺杂晶体，上述存储模块被构造成按照上述预设存储方式，利用上述泵浦光在稀土掺杂晶体上形成光学吸收带，并根据上述光学吸收带存储上述光信号，上述稀土掺杂晶体的第一面上设置有第一反射膜，上述稀土掺杂晶体的第二面上设置有第二反射膜，上述第一反射膜和上述第二反射膜构成光学谐振腔，其中，上述第二面被构造成沿与上述泵浦光和上述光信号出射的方向相垂直的平面延伸，上
3、可选地，上述第一面和上述第二面之间的距离最长处的光学波导以及上述第一面和上述第二面之间的距离最短处的光学波导的长度差大于上述稀土掺杂晶体的工作波长。
4、可选地，上述第一反射膜的透射率为上述稀土掺杂晶体的有效吸收深度与上述光信号在上述光学波导阵列中的传输损耗之和，以实现上述光信号和上述光学谐振腔的阻抗匹配。
5、可选地，在上述预设存储方式为电控的原子频率梳方式的情况下，上述光学吸收带为频率梳结构的吸收带，上述电学脉冲信号为脉冲电场信号；在上述预设存储方式为自旋波的原子频率梳方式的情况下，上述光学吸收带为频率梳结构的吸收带，上述电学脉冲信号为射频磁场信号；在上述预设存储方式为无噪声光子回波方式的情况下，上述光学吸收带为孤立结构的吸收带，上述电学脉冲信号为射频磁场信号。
6、可选地，上述电学波导阵列包括：多个电学波导，分别与上述光学波导阵列中的每个光学波导相邻设置，以将上述电学脉冲信号施加在位于上述光学波导中的上述稀土离子上。
7、可选地，上述光发生模块包括：激光器，被构造成出射激光；第一调制器，被构造成对上述激光进行调制，得到上述泵浦光；第二调制器，被构造成对上述激光进行调制，得到上述光信号。
8、可选地，上述量子存储装置还包括：光束整形器，设置在上述光发生模块和上述存储模块之间，上述光束整形器被构造成改变上述泵浦光和上述光信号的偏振方向。
9、可选地，量子存储装置还包括：温控模块，被构造成为上述存储模块提供低温的工作环境，使得上述稀土离子保持相干状态。
10、可选地，量子存储装置还包括：第一方向移动台，被构造成驱动上述存储模块在高度方向上移动，使得上述泵浦光和上述光信号耦合进入上述光学波导阵列；第二方向移动台，设置在上述第一方向移动台上，上述第二方向移动台被构造成驱动上述存储模块沿与上述高度方向垂直且与上述第二面平行的方向上移动，使得上述泵浦光和上述光信号分别耦合进入上述光学波导阵列中满足各自阻抗匹配的光学波导中。
11、根据本专利技术另一个方面的专利技术构思，还提供了一种基于光学谐振腔的量子存储方法，应用于上述量子存储装置，上述量子存储方法包括：利用光发生模块生成泵浦光；利用上述泵浦光在稀土掺杂晶体的光学波导阵列上形成光学吸收带；利用上述光发生模块生成光信号，基于上述光学吸收带，将上述光信号存储在存储模块的光学谐振腔中。
12、根据本专利技术实施例的一种基于光学谐振腔的量子存储装置和量子存储方法，光发生模块发出泵浦光和光信号，电脉冲发生模块根据预设存储方式生成与光信号对应的电学脉冲信号，存储模块包括稀土掺杂晶体、光学波导阵列和电学波导阵列，存储模块被构造成按照预设存储方式，利用泵浦光在稀土掺杂晶体上形成光学吸收带，并根据光学吸收带存储光信号。稀土掺杂晶体的第一面上设置有第一反射膜，稀土掺杂晶体的第二面上设置有第二反射膜，第一反射膜和第二反射膜构成光学谐振腔，第二面被构造成沿与泵浦光和光信号出射的方向相垂直的平面延伸，第一面与第二面形成预设夹角，通过缩减光学吸收带的长度，降低光学吸收带的有效吸收深度，改变光学谐振腔的共振频率，提高了量子存储的效率。光学波导阵列设置在稀土掺杂晶体的第三面的内部，电学波导阵列设置在第三面上，且与电脉冲发生模块电连接，电学波导阵列通过电学脉冲信号调控稀土掺杂晶体的稀土离子，以改变稀土离子的吸收带结构。通过光学波导阵列将光信号耦合进入光学谐振腔，能够使得光信号束缚在光学波导阵列中，并在光学谐振腔内与稀土离子相互作用，使得稀土离子的布居数激发至光学上能级，从而存储光信号，降低了光学谐振腔因空间模式失配造成的存储效率的损失。
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1.一种基于光学谐振腔的量子存储装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的量子存储装置，其特征在于，所述第一面和所述第二面之间的距离最长处的光学波导以及所述第一面和所述第二面之间的距离最短处的光学波导的长度差大于所述稀土掺杂晶体的工作波长。
3.根据权利要求1所述的量子存储装置，其特征在于，所述第一反射膜的透射率为所述稀土掺杂晶体的有效吸收深度与所述光信号在所述光学波导阵列中的传输损耗之和，以实现所述光信号和所述光学谐振腔的阻抗匹配。
4.根据权利要求1所述的量子存储装置，其特征在于，在所述预设存储方式为电控的原子频率梳方式的情况下，所述光学吸收带为频率梳结构的吸收带，所述电学脉冲信号为脉冲电场信号；
5.根据权利要求2所述的量子存储装置，其特征在于，所述电学波导阵列包括：
6.根据权利要求1所述的量子存储装置，其特征在于，所述光发生模块包括：
7.根据权利要求6所述的量子存储装置，其特征在于，还包括：
8.根据权利要求1-7中任一项所述的量子存储装置，其特征在于，还包括：
9
10.一种基于光学谐振腔的量子存储方法，其特征在于，应用于如权利要求1-9中任一项所述的量子存储装置，所述量子存储方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于光学谐振腔的量子存储装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的量子存储装置，其特征在于，所述第一面和所述第二面之间的距离最长处的光学波导以及所述第一面和所述第二面之间的距离最短处的光学波导的长度差大于所述稀土掺杂晶体的工作波长。
3.根据权利要求1所述的量子存储装置，其特征在于，所述第一反射膜的透射率为所述稀土掺杂晶体的有效吸收深度与所述光信号在所述光学波导阵列中的传输损耗之和，以实现所述光信号和所述光学谐振腔的阻抗匹配。
4.根据权利要求1所述的量子存储装置，其特征在于，在所述预设存储方式为电控的原子频率梳方式的情况下，所述光学吸收带为...
【专利技术属性】
技术研发人员：周宗权，刘沛希，刘超，朱天翔，李传锋，
申请(专利权)人：合肥国家实验室，
类型：发明
国别省市：
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