察到路徑高維糾纏的相位，因此只能在 巧幢的時(shí)候體現(xiàn)出來，通過微調(diào)測(cè)量BD的角度就可W調(diào)節(jié)中間的相位。
[005引如圖4所示，為制備立維路徑糾纏源的示意圖，其主要包括如下步驟：
[0059] 1)設(shè)置一個(gè)17.6。的半波片對(duì)輸入的H光進(jìn)行偏振處理，處理后的光為H光與V 光的疊加。
[0060]。利用BD1對(duì)H光與V光進(jìn)行分束與平移處理，其中，H光沿著原來的方向傳播， V光則向下平移一定的距離。
[0061] 3)并分別利用0°與22.5°的半波片對(duì)從抓1射出的H光與V光進(jìn)行偏振處理； 其中，上方的H光經(jīng)過0°半波片后，依然為H光，而下方的V光經(jīng)過22. 5°半波片后變?yōu)?H光與V光的疊加。
[006引4)利用抓2對(duì)于偏振處理后的光進(jìn)行分束與平移處理；其中，上方的H光保持之 前的方向傳播，下方的H光與V光分束后，H光保持之前的方向傳播，V光則向下平移一段距 離，則BD2射出的光自上向下排布為H光、H光及V光。
[0063] 5)分別對(duì)應(yīng)的利用45°、45°與0°的半波片對(duì)從抓2射出光進(jìn)行偏振處理，變成 自上向下排布的S束V光。
[0064]6)該=束V光射入預(yù)先設(shè)置的非線性晶體中，每一射入的V光均產(chǎn)生兩路參量光， 從而完成=維路徑糾纏源的制備。
[0065] 此時(shí)會(huì)產(chǎn)生的六路參量光其分布和原理與二維路徑糾纏源的類似，利用0,1，2進(jìn) 行編碼，其糾纏態(tài)為：
[0066]
[0067] 依據(jù)相同的原理，就可W更高維的糾纏制備出來，比如四維糾纏態(tài)利用〇，1，2,3 進(jìn)行編碼，其糾纏態(tài)為：
[0068]
[0069] 上述高維路徑糾纏源制備時(shí)，抓與抓之間、半波片與半波片之間，W及抓與半波 片之間均為平行放置。
[0070] 另外，本方案不僅可制備出最大糾纏態(tài)，還可W依據(jù)比例制備出其他形式的糾纏 態(tài)，如果改變輸入光的的分光比例就可W得到不同的糾纏態(tài)。W二維糾纏為例，如果把兩束 累浦光的分光比設(shè)計(jì)為2:1的話，造出的糾纏態(tài)即為：
[0071]
[0072] 通過該種方法可W使其產(chǎn)生任意該種形式的糾纏態(tài)：
[0073]1])> =a|00> +be"* | 11? ；
[0074] 同樣的再高維的也可W類似的形式產(chǎn)生。
[00巧]另一方面，維度增加的方式除了利用抓豎直方向?qū)⒗燮址珠_之外也可W使用抓 水平分束，該樣的話就可W將累浦光分成多行多列的功率相等的陣列，有多少束累浦光入 射到BB0晶體，就可W產(chǎn)生多少維的糾纏源。需要說明的，如果使用水平分束的，則為了使 同一光子對(duì)的光程保持一致，需要進(jìn)行補(bǔ)償。
[0076] 步驟14、利用抓對(duì)高維路徑糾纏源中的光進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行態(tài)層析，從而判斷高 維路徑糾纏源的保真度。
[0077] 本步驟可通過現(xiàn)有的常規(guī)方法實(shí)現(xiàn)，W二維路徑糾纏源的保真度判斷方法為例， 其具體步驟如下：
[0078] 1)每一V光所產(chǎn)生的兩路參量光均在實(shí)驗(yàn)室水平面內(nèi)與累浦光成3°角，不同的 累浦光產(chǎn)生的參量光豎直排列，將相鄰V光的參量光單獨(dú)引出；其中，參量光均為H光；
[0079] 2)引出的參量光呈上下排布，利用45°的半波片將上方的H光處理為V光；
[0080]扣上方的V光與下方的H光射入抓后，下方的H光保持之前的方向傳播，V光則 向下平移一段距離且與H光合并為一束光射出，實(shí)現(xiàn)路徑編碼至偏振編碼的轉(zhuǎn)換；
[0081] 4)轉(zhuǎn)換后的光，依次射入四分之一波片、半波片、偏振分束器及單光子探測(cè)器，進(jìn) 行態(tài)層析，從而判斷高維路徑糾纏源的保真度。
[0082] 示例性的，W前述制備的二維路徑糾纏源為例，判斷二維路徑糾纏源的保真度的 示意圖如圖5所示。將圖2中的光源的1，2路單獨(dú)引出，制作測(cè)量基，在上路中加入一個(gè)半 波片置于45°，使得上路的H光變?yōu)閂光，再經(jīng)過一個(gè)抓將兩束光合并，從而就將原來的路 徑編碼轉(zhuǎn)化成了偏振編碼，其中，路徑編碼中的0對(duì)應(yīng)偏振編碼中的V，路徑編碼中的1對(duì)應(yīng) 于偏振編碼中的H，確定偏振編碼的糾纏就可W確定路徑編碼的糾纏，之后再加入四分之一 波片（QWP)，半波片（HWP)、偏振分束器（PBS)W及單光子探測(cè)器值）該樣就構(gòu)成了一個(gè)對(duì) 單qubit基的測(cè)量裝置，再依據(jù)態(tài)層析的方法，從而判斷二維路徑糾纏源的保真度。
[0083] 判斷S維路徑糾纏源的保真度的方式類似，如圖6所示。
[0084] 利用圖5中最后的測(cè)量裝置測(cè)量，16組基分別是：
[0085]皿 HV W VH RH RV DV DH
[0086] DR 孤畑皿 VD VL HL 化
[0087] 其中，H光代表的水平偏振光基，V代表的是豎直偏振光，R代表左旋光基（H+iV)， D代表45°線偏振基（H+V)，L代表右旋光基（H-iV)，該樣就可W把測(cè)量路徑糾纏的問題轉(zhuǎn) 換成測(cè)量偏振糾纏的層析技術(shù)；而現(xiàn)在的偏振層析技術(shù)已經(jīng)很成熟。
[008引需要強(qiáng)調(diào)的是，對(duì)于BB0晶體來說，不同的光入射產(chǎn)生的光也是不同的，本實(shí)施例 上述方案中，BB0晶體、抓與半波片均為平行設(shè)置，因此，BB0晶體只對(duì)V光響應(yīng)，當(dāng)V光入 射時(shí)會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)H光的參量光，當(dāng)H光入射時(shí)就不會(huì)產(chǎn)生參量光。但是，本實(shí)施例中的H光 和V光是相對(duì)于實(shí)驗(yàn)室坐標(biāo)的定義，相對(duì)于晶體來說，當(dāng)將上述的BB0晶體旋轉(zhuǎn)90°，該時(shí) 晶體感受到的光的偏振方向發(fā)生了改變，該時(shí)只對(duì)H光響應(yīng)產(chǎn)生兩束V光的參量光。所W 本方案的可W任意改變累浦光的偏振，需要BB0晶體光軸進(jìn)行響應(yīng)的調(diào)整。
[0089] 本發(fā)明實(shí)施例的上述方案，利用半波片與抓將射入的單偏振累浦光分成等能量 的V光，經(jīng)過非線性晶體的V光會(huì)產(chǎn)生兩束參量光，該方案相較于傳統(tǒng)使用光子角動(dòng)量實(shí)現(xiàn) 的高維糾纏而言，具有成本低，易于調(diào)節(jié)與實(shí)現(xiàn)，可W廣泛使用于需要高維糾纏的情況下； 同時(shí)，該方案可W有效的擴(kuò)展到很高的維度，并且可W得到保真度很高的糾纏態(tài)。
[0090]W上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該W權(quán)利要求書的保護(hù)范 圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高維路徑糾纏源的制備及判斷方法，其特征在于，包括： 設(shè)置一預(yù)定角度的半波片對(duì)輸入的單偏振泵浦光進(jìn)行偏振處理； 利用一個(gè)或多個(gè)光束平移器BD對(duì)偏振處理后的單偏振泵浦光進(jìn)行分束與平移處理， 并利用一預(yù)定角度的半波片將經(jīng)過BD處理后的水平偏振光H光處理為豎直偏振光V光； 將所有V光射入預(yù)先設(shè)置的非線性晶體中，每一射入的V光均產(chǎn)生兩路參量光，從而完 成高維路徑糾纏源的制備； 利用BD對(duì)高維路徑糾纏源中的光進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行態(tài)層析，從而判斷高維路徑糾纏源 的保真度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)行二維路徑糾纏源制備的步驟包括： 設(shè)置一個(gè)22. 5°的半波片對(duì)輸入的H光或V光進(jìn)行偏振處理，處理后的光為H光與V 光的疊加，形成45°的線偏振光； 利用一個(gè)BD對(duì)H光與V光進(jìn)行分束與平移處理；其中，H光沿著之前的方向傳播，V光 則向下平移一段距離，并利用一個(gè)45°的半波片將H光處理為V光； 兩路V光射入預(yù)先設(shè)置的非線性晶體中，每一射入的V光均產(chǎn)生兩路參量光，從而完成 二維路徑糾纏源的制備。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)行三維路徑糾纏源制備的步驟包括： 設(shè)置一個(gè)17. 6°的半波片對(duì)輸入的H光進(jìn)行偏振處理，處理后的光為H光與V光的疊 加； 利用BDl對(duì)H光與V光進(jìn)行分束與平移處理，其中，H光沿著之前的方向傳播，V光則向 下平移一段距離； 并分別利用0°與22. 5°的半波片對(duì)從BDl射出的H光與V光進(jìn)行偏振處理；其中，上 方的H光經(jīng)過0°半波片后，依然為H光，而下方的V光經(jīng)過22. 5°半波片后變?yōu)镠光與V 光的疊加； 利用BD2對(duì)于偏振處理后的光進(jìn)行分束與平移處理；其中，上方的H光保持之前的方 向傳播，下方的H光與V光分束后，H光保持之前的方向傳播，V光則向下平移一段距離，則 BD2射出的光自上向下排布為H光、H光及V光； 分別對(duì)應(yīng)的利用45°、45°與0°的半波片對(duì)從BD2射出光進(jìn)行偏振處理，變成自上向 下排布的三束V光； 這三束V光射入預(yù)先設(shè)置的非線性晶體中，每一射入的V光均產(chǎn)生兩路參量光，從而完 成三維路徑糾纏源的制備。4. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，高維路徑糾纏源制備時(shí)，BD與BD 之間、半波片與半波片之間，以及BD與半波片之間均為平行放置。5. 根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述利用BD對(duì)高維路徑糾纏源 中的光進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行態(tài)層析，從而判斷高維路徑糾纏源的保真度包括： 對(duì)于二維路徑糾纏源，每一 V光所產(chǎn)生的兩路參量光均在實(shí)驗(yàn)室水平面內(nèi)與泵浦光成 3°角，不同的泵浦光產(chǎn)生的參量光豎直排列，將相鄰V光所產(chǎn)生的參量光單獨(dú)引出；其中， 參量光均為H光； 引出的參量光呈上下排布，利用45°的半波片將上方的H光處理為V光； 上方的V光與下方的H光射入BD后，下方的H光保持之前的方向傳播，V光則向下平 移一段距離且與H光合并為一束光射出，實(shí)現(xiàn)路徑編碼至偏振編碼的轉(zhuǎn)換； 轉(zhuǎn)換后的光，依次射入四分之一波片、半波片、偏振分束器及單光子探測(cè)器，進(jìn)行態(tài)層 析，從而判斷高維路徑糾纏源的保真度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高維路徑糾纏源的制備及判斷方法，包括：設(shè)置一預(yù)定角度的半波片對(duì)輸入的單偏振泵浦光進(jìn)行偏振處理；利用一個(gè)或多個(gè)光束平移器BD對(duì)偏振處理后的單偏振泵浦光進(jìn)行分束與平移處理，并利用一預(yù)定角度的半波片將經(jīng)過BD處理后的水平偏振光H光處理為豎直偏振光V光；將所有V光射入預(yù)先設(shè)置的非線性晶體中，每一射入的V光均產(chǎn)生兩路參量光，從而完成高維路徑糾纏源的制備；利用BD對(duì)高維路徑糾纏源中的光進(jìn)行轉(zhuǎn)換，并進(jìn)行態(tài)層析，從而判斷高維路徑糾纏源的保真度。本發(fā)明公開的方法，具有成本低、容易實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)；同時(shí)，不僅可以有效的擴(kuò)展到很高的維度，而且可以得到保真度較高的糾纏態(tài)。
【IPC分類】G02F1/35, G02F1/355
【公開號(hào)】CN104965374
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510455943
【發(fā)明人】柳必恒, 胡曉敏, 黃運(yùn)鋒, 李傳鋒, 郭光燦
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【公開日】2015年10月7日
【申請(qǐng)日】2015年7月28日