專利名稱：小型量子糾纏源教學(xué)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及教學(xué)系統(tǒng)，尤其是一種小型量子糾纏源教學(xué)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
量子力學(xué)的基本原理和經(jīng)典理論完全不同，很多觀念是違背經(jīng)典直覺的，特別是其中的糾纏性質(zhì)，更是讓人匪夷所思。難以從生活中找到合適的例子來驗(yàn)證對量子力學(xué)的印象，量子性質(zhì)只可能在微觀尺度下的量子系統(tǒng)中才能得到體現(xiàn)。量子糾纏作為大自然中非常奇妙的性質(zhì)，它可以使得兩個(gè)相距非常遠(yuǎn)，甚至于中間沒有任何可以傳播的介質(zhì)或者徹底屏蔽的空間之間發(fā)生關(guān)聯(lián)。為了挽救經(jīng)典觀念，誕生了實(shí)在論，試圖解釋現(xiàn)有的所有量子現(xiàn)象。在諸多問題上，局域?qū)嵲谡摵土孔恿W(xué)都是等價(jià)的。然而，Bell不等式的出現(xiàn)，給予了一個(gè)檢驗(yàn)局域?qū)嵲谡摵土孔恿W(xué)孰對孰錯(cuò)的方法。為了能夠讓學(xué)生深入理解量子力學(xué)的基本原理和性質(zhì)， 有必要研發(fā)一套方便攜帶，方便使用，方便調(diào)節(jié)參數(shù)的一體化的小型糾纏源系統(tǒng)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種攜帶和使用方便、便于調(diào)節(jié)參數(shù)的小型量子糾纏源教學(xué)系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用了以下技術(shù)方案一種小型量子糾纏源教學(xué)系統(tǒng)，包括激光器，激光器發(fā)出激光的一側(cè)設(shè)置聚焦裝置，聚焦裝置的出光側(cè)設(shè)置第一反射裝置，第一反射裝置位于聚焦裝置與糾纏裝置之間，糾纏裝置的出光側(cè)設(shè)置補(bǔ)償裝置，第二反射裝置位于糾纏裝置與補(bǔ)償裝置之間，補(bǔ)償裝置的出光側(cè)設(shè)置收集裝置，測量裝置位于補(bǔ)償裝置與收集裝置之間。由上述技術(shù)方案可知，本實(shí)用新型可以讓學(xué)生親自動(dòng)手通過對實(shí)驗(yàn)光路的調(diào)試， 完成量子糾纏產(chǎn)生的過程，并通過測量極化關(guān)聯(lián)曲線直觀地看到量子力學(xué)的基本性質(zhì)，并且可以完成Bell不等式的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，從而直接檢驗(yàn)量子力學(xué)基本原理。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡單，所有的器件能夠集成在一個(gè)平臺上，便于攜帶和使用。

圖1是本實(shí)用新型的原理框圖。
具體實(shí)施方式
一種小型量子糾纏源教學(xué)系統(tǒng)，包括激光器1，激光器1發(fā)出激光的一側(cè)設(shè)置聚焦裝置，聚焦裝置的出光側(cè)設(shè)置第一反射裝置，第一反射裝置位于聚焦裝置與糾纏裝置之間， 糾纏裝置的出光側(cè)設(shè)置補(bǔ)償裝置，第二反射裝置位于糾纏裝置與補(bǔ)償裝置之間，補(bǔ)償裝置的出光側(cè)設(shè)置收集裝置，測量裝置位于補(bǔ)償裝置與收集裝置之間，所述的收集裝置通過光纖16與單光子探測器相連，如圖1所示。[0009]如圖1所示，所述的激光器1、聚焦裝置、第一反射裝置、糾纏裝置、第二反射裝置、 補(bǔ)償裝置、測量裝置和收集裝置集成安裝在一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺上，體積小，便于攜帶。補(bǔ)償裝置用于進(jìn)行糾纏補(bǔ)償，提高糾纏性能；測量裝置用于檢測糾纏性質(zhì)，再由收集裝置進(jìn)行收集。如圖1所示，所述的聚焦裝置為透鏡2，泵浦光源——激光器1發(fā)出的紫光，經(jīng)過透鏡2聚焦，所述的第一反射裝置由用于改變光路方向的第一、二紫光反射鏡3、4組成，第一紫光反射鏡3呈+45度角布置，第二紫光反射鏡4位于第一紫光反射鏡3的正下方且呈-45 度角布置，所述的糾纏裝置采用非線性晶體BBO 5，非線性晶體BBO 5在30cm的距離內(nèi)實(shí)現(xiàn)能夠產(chǎn)生糾纏高效率、高收集效率的合適聚焦光束。所述的第二反射裝置由用于改變光路方向的第一、二、三、四紅外反射鏡6、7、8、9 組成，用于接收非線性晶體BBO 5發(fā)出的第一路糾纏光的第一紅外反射鏡6呈-45度角布置，第二紅外反射鏡7位于第一紅外反射鏡6的正下方且呈+45度角布置，用于接收非線性晶體BBO 5發(fā)出的第二路糾纏光的第三紅外反射鏡8呈+45度角布置，第四紅外反射鏡9 位于第三紅外反射鏡8的正上方且呈-45度角布置。所述的第一、二路糾纏光，經(jīng)過兩塊紅外波段反射鏡，在30cm長、IOcm寬的空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)對單光子水平的糾纏光字的收集。非線性晶體BBO 5發(fā)出的非糾纏光至光垃圾簍17。所述的補(bǔ)償裝置由第一、二補(bǔ)償裝置10、11組成，所述的測量裝置由第一、二測量裝置12、13組成，所述的收集裝置由第一、二收集裝置14、15組成，第一補(bǔ)償裝置10位于第二紅外反射鏡7與第一測量裝置12之間，第一測量裝置12位于第一補(bǔ)償裝置10與第一收集裝置14之間，第二補(bǔ)償裝置11位于第四紅外反射鏡9與第二測量裝置13之間，第二測量裝置13位于第二補(bǔ)償裝置11與第二收集裝置15之間。如圖1所示，所述的第一、二補(bǔ)償裝置10、11均由半波片和補(bǔ)償非線性晶體BBO組成，補(bǔ)償非線性晶體BBO的厚度為非線性晶體BBO 5厚度的一半；所述的第一、二測量裝置 12,13均由半波片和分束器組成。所述的激光器1、透鏡2和第一紫光反射鏡3位于同一中心水平軸線上，第二紫光反射鏡4與非線性晶體BBO 5位于同一中心水平軸線上，所述的第二紅外反射鏡7、第一補(bǔ)償裝置10、第一測量裝置12、第一收集裝置14位于同一中心水平軸線上，第四紅外反射鏡9、第二補(bǔ)償裝置11、第二測量裝置13、第二收集裝置15位于同一中心水平軸線上。本實(shí)用新型容許對實(shí)驗(yàn)光路參數(shù)進(jìn)行調(diào)試，并且可以利用配套的軟件顯示原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可以幫助學(xué)生加深對量子力學(xué)的基本原理的理解。作為一個(gè)基礎(chǔ)的量子系統(tǒng)，本裝置可以用于很多后續(xù)量子光學(xué)實(shí)驗(yàn)，比如單光子干涉，雙子干涉實(shí)驗(yàn)，具有良好的教學(xué)演示性。
權(quán)利要求1.一種小型量子糾纏源教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于包括激光器(1)，激光器(1)發(fā)出激光的一側(cè)設(shè)置聚焦裝置，聚焦裝置的出光側(cè)設(shè)置第一反射裝置，第一反射裝置位于聚焦裝置與糾纏裝置之間，糾纏裝置的出光側(cè)設(shè)置補(bǔ)償裝置，第二反射裝置位于糾纏裝置與補(bǔ)償裝置之間，補(bǔ)償裝置的出光側(cè)設(shè)置收集裝置，測量裝置位于補(bǔ)償裝置與收集裝置之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型量子糾纏源教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的收集裝置通過光纖(16)與單光子探測器相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型量子糾纏源教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的激光器(1)、 聚焦裝置、第一反射裝置、糾纏裝置、第二反射裝置、補(bǔ)償裝置、測量裝置和收集裝置集成安裝在一個(gè)實(shí)驗(yàn)平臺上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的小型量子糾纏源教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的聚焦裝置為透鏡(2)，所述的第一反射裝置由第一、二紫光反射鏡(3、4)組成，第一紫光反射鏡(3)呈 +45度角布置，第二紫光反射鏡(4)位于第一紫光反射鏡(3)的正下方且呈-45度角布置， 所述的糾纏裝置采用非線性晶體BBO (5)，所述的第二反射裝置由第一、二、三、四紅外反射鏡(6、7、8、9)組成，用于接收非線性晶體BBO (5)發(fā)出的第一路糾纏光的第一紅外反射鏡 (6)呈-45度角布置，第二紅外反射鏡(7)位于第一紅外反射鏡(6)的正下方且呈+45度角布置，用于接收非線性晶體BBO (5)發(fā)出的第二路糾纏光的第三紅外反射鏡(8)呈+45度角布置，第四紅外反射鏡(9)位于第三紅外反射鏡(8)的正上方且呈-45度角布置，所述的補(bǔ)償裝置由第一、二補(bǔ)償裝置(10、11)組成，所述的測量裝置由第一、二測量裝置(12、13)組成，所述的收集裝置由第一、二收集裝置(14、15)組成，第一補(bǔ)償裝置(10)位于第二紅外反射鏡(7)與第一測量裝置(12)之間，第一測量裝置(12)位于第一補(bǔ)償裝置(10)與第一收集裝置(14)之間，第二補(bǔ)償裝置(11)位于第四紅外反射鏡(9)與第二測量裝置(13)之間， 第二測量裝置(13)位于第二補(bǔ)償裝置(11)與第二收集裝置(15)之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的小型量子糾纏源教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的第一、二補(bǔ)償裝置(10、11)均由半波片和補(bǔ)償非線性晶體BBO組成，補(bǔ)償非線性晶體BBO的厚度為非線性晶體BBO (5)厚度的一半；所述的第一、二測量裝置(12、13)均由半波片和分束器組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的小型量子糾纏源教學(xué)系統(tǒng)，其特征在于所述的激光器(1)、 透鏡(2)和第一紫光反射鏡(3)位于同一中心水平軸線上，第二紫光反射鏡(4)與非線性晶體BBO (5)位于同一中心水平軸線上，所述的第二紅外反射鏡(7)、第一補(bǔ)償裝置(10)、第一測量裝置(12)、第一收集裝置(14)位于同一中心水平軸線上，第四紅外反射鏡(9)、第二補(bǔ)償裝置(11)、第二測量裝置(13)、第二收集裝置(15)位于同一中心水平軸線上。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種小型量子糾纏源教學(xué)系統(tǒng)，包括激光器，激光器發(fā)出激光的一側(cè)設(shè)置聚焦裝置，聚焦裝置的出光側(cè)設(shè)置第一反射裝置，第一反射裝置位于聚焦裝置與糾纏裝置之間，糾纏裝置的出光側(cè)設(shè)置補(bǔ)償裝置，第二反射裝置位于糾纏裝置與補(bǔ)償裝置之間，補(bǔ)償裝置的出光側(cè)設(shè)置收集裝置，測量裝置位于補(bǔ)償裝置與收集裝置之間。本實(shí)用新型可以讓學(xué)生親自動(dòng)手通過對實(shí)驗(yàn)光路的調(diào)試，完成量子糾纏產(chǎn)生的過程，并通過測量極化關(guān)聯(lián)曲線直觀地看到量子力學(xué)的基本性質(zhì)，并且可以完成Bell不等式的檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)，從而直接檢驗(yàn)量子力學(xué)基本原理。本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)簡單，所有的器件能夠集成在一個(gè)平臺上，便于攜帶和使用。
文檔編號G09B23/06GK202126780SQ20112021402
公開日2012年1月25日 申請日期2011年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月23日
發(fā)明者張英華, 彭承志, 蔡昕東, 趙勇, 金賢敏, 陳騰云 申請人:安徽量子通信技術(shù)有限公司