量子糾纏是量子信息研究的核心資源,是量子密碼、量子隱形傳態(tài)和線性光學(xué)量子計(jì)算等研究方向的基礎(chǔ)�？蒲屑�(jí)量子糾纏源存在代價(jià)昂貴、對(duì)環(huán)境要求較為苛刻和量子光信號(hào)無法可視化等問題,嚴(yán)重限制了其在教學(xué)場景下的普及。針對(duì)上述問題,選取典型的I型偏硼酸鋇（BBO）量子糾纏光源,對(duì)其實(shí)際器件和糾纏光源進(jìn)行了建模,并利用量子態(tài)演化理論,給出了符合計(jì)數(shù)與實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)關(guān)鍵器件之間的函數(shù)關(guān)系。該模型與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)保持了較好的一致性。這一方法和思路可推廣到其他量子糾纏光源（如基于II型相位匹配晶體的量子糾纏光源）的仿真,可用于教學(xué)和科學(xué)實(shí)驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)。 

【文章來源】：無線電通信技術(shù). 2020,46(06)

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

I型參量下轉(zhuǎn)換產(chǎn)生糾纏光子示意圖

完整的I型BBO量子糾纏源裝置如圖2所示。實(shí)驗(yàn)裝置采用405 nm波長的激光器輸出連續(xù)激光。經(jīng)過偏振分束器PBS后,垂直偏振光V經(jīng)過半波片(Half-Wave Plate,HWP)對(duì)偏振進(jìn)行旋轉(zhuǎn)至偏振45°。405 nm激光經(jīng)過透鏡Lens聚焦于圖1所示結(jié)構(gòu)的BBO晶體上,發(fā)生參量下轉(zhuǎn)換過程后,產(chǎn)生810 nm糾纏光子對(duì),兩束糾纏光束夾角為3°。利用反射鏡改變光路,使光束夾角變?yōu)?80°后,用單模光纖分別對(duì)其進(jìn)行收集并輸入單光子探測器(Single Photon Detector,SPD)。SPD產(chǎn)生的電信號(hào)進(jìn)入符合計(jì)數(shù)儀,符合計(jì)數(shù)儀可以給出兩個(gè)單光子探測器在1 ns內(nèi)同時(shí)接收到光子的符合計(jì)數(shù)值(由于參量下轉(zhuǎn)換過程中兩個(gè)光子同時(shí)產(chǎn)生,一般利用這個(gè)特點(diǎn),使用符合計(jì)數(shù)儀來濾除噪聲)。單模光纖準(zhǔn)直器前放置濾波片用于濾除雜散光和噪聲光,并加入偏振片、HWP和四分之一波片(Quarter-wave Plate,QWP)組成測量裝置,可用于測量干涉可見度、糾纏源保真度及Bell不等式測試[16-20]實(shí)驗(yàn)。其中,BBO為β-BaB2O4晶體,OC為光纖準(zhǔn)直器。

此外,還測量了糾纏光子對(duì)的干涉曲線,即保持測量光路中QWP1,QWP2,HWP3的角度為0,旋轉(zhuǎn)HWP4的快軸角度θ。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和模擬仿真數(shù)據(jù)如圖3所示,縱坐標(biāo)為每秒符合計(jì)數(shù),實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)均取10 s平均值。由圖3可以看出,虛擬仿真模型給出的數(shù)據(jù)更接近理論模型的三角函數(shù)曲線,真實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)由于有更多的噪聲和誤差,會(huì)比虛擬仿真實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)有更低的干涉可見度。這可以通過調(diào)節(jié)虛擬仿真模型中的高斯噪聲函數(shù)來調(diào)整,進(jìn)一步逼近真實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。但是由于真實(shí)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)會(huì)隨實(shí)驗(yàn)室環(huán)境(溫濕度、實(shí)驗(yàn)臺(tái)面抖動(dòng))和實(shí)驗(yàn)裝置調(diào)節(jié)狀態(tài)等諸多不可控因素影響,每次測量的結(jié)果也無法完全一致,因此虛擬仿真模型只能逼近,而無法與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)完全一致。


本文編號(hào)：3356988