光学参量振荡单元的抗干扰装置、方法及量子计算系统与流程

本发明创造涉及光量子，特别是涉及一种光学参量振荡单元的抗干扰装置、方法及量子计算系统。

背景技术：

1、在相干伊辛机（cim）等量子光学计算系统中，简并光参量振荡器（dopo）的自旋态通常编码在光脉冲的相位中。然而，在实际运行过程中，环境温度漂移、机械振动以及光纤偏振态变化等因素会导致光学腔长或光程发生变化，进而引起相位漂移。当相位漂移超过一定阈值时，自旋态的判别错误率会显著增加。

2、相关技术中，通常采用软件后选择（post-selection）方案来应对这一问题，即在系统运行后检查相位稳定性，并丢弃相位不稳定的运行数据。然而，这种被动筛选方案存在明显缺陷：一方面，典型的数据丢弃率高达20%至40%，造成了大量计算资源的浪费；另一方面，该方案无法对干扰进行实时修正，且对于慢速漂移等情形，可能导致整段数据被丢弃，严重影响系统的计算效率和实用性。

3、针对相关技术中的简并光学参量振荡器的自旋态由于环境干扰导致的相位漂移的问题。目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本发明创造实施例提供的一种光学参量振荡单元的抗干扰装置、方法及量子计算系统，至少解决相关技术中的简并光参量振荡器的自旋态由于环境干扰导致的相位漂移的问题。

2、根据本发明创造实施例的第一方面，提供了一种光学参量振荡单元的抗干扰装置，包括：

3、光学参量振荡模块，包括两个相位差为的简并光参量振荡器，两个所述简并光参量振荡器配置为接收具有预设相位差的驱动信号，以分别输出具有共模干扰特征的第一振荡信号和第二振荡信号；

4、差分相位检测模块，配置为基于所述第一振荡信号和所述第二振荡信号，获取两个所述简并光参量振荡器之间的差分相位信号；

5、自适应补偿模块，配置为基于所述差分相位信号与目标相位的偏差，生成控制信号，并驱动相位调节执行器调节两个所述简并光参量振荡器的相位。

6、在一些实施例中，所述差分相位检测模块包括：

7、干涉检测子模块，配置为对所述第一振荡信号和所述第二振荡信号进行干涉处理，以获取两个所述简并光参量振荡器之间的差分相位信号，以及差分幅值信号；

8、状态判别子模块，配置为基于所述差分幅值信号的极性，确定所述光学参量振荡模块的自旋态。

9、在一些实施例中，所述干涉检测子模块包括平衡探测器，所述平衡探测器用于测量两个所述简并光参量振荡器输出的相位差，并作为两个所述简并光参量振荡器的差分相位信号输出。

10、在一些实施例中，所述状态判别子模块配置为：

11、当所述差分幅值信号大于零时，确定所述光学参量振荡模块的自旋态为第一自旋态；

12、当所述差分幅值信号小于零时，确定所述光学参量振荡模块的自旋态为第二自旋态。

13、在一些实施例中，所述自适应补偿模块包括：

14、误差计算子模块，配置为计算所述差分相位信号与所述目标相位之间的相位偏差；

15、执行驱动子模块，配置为基于所述相位偏差生成所述控制信号，以驱动所述相位调节执行器调节两个所述简并光参量振荡器的腔长或折射率。

16、在一些实施例中，所述相位调节执行器包括热光移相器、电光移相器或压电移相器中的至少一种；

17、所述自适应补偿模块还配置为：在连续预设数量的周期内，当所述相位偏差均小于预设阈值时，确定相位锁定状态。

18、在一些实施例中，所述相位调节执行器包括压电移相器；

19、所述自适应补偿模块还配置为：基于pid反馈控制所述压电移相器，将两个所述简并光参量振荡器输出的相位差锁定为。

20、在一些实施例中，所述装置还包括驱动分配模块，所述驱动分配模块包括：

21、共享驱动信号源，配置为输出初始驱动信号；

22、分束器，配置为将所述初始驱动信号分为第一驱动信号和第二驱动信号；

23、相位延迟线，设置于所述第一驱动信号或所述第二驱动信号上，配置为引入所述预设相位差，以形成所述驱动信号。

24、在一些实施例中，两个所述简并光参量振荡器为微腔结构，且两个所述微腔结构之间的中心间距小于或等于100μm；和/或，

25、两个所述简并光参量振荡器的共模抑制比大于40db。

26、根据本发明创造实施例的第二方面，提供了一种差分光学参量振荡单元的抗干扰方法，包括：

27、向结构对称的两个简并光参量振荡器注入具有预设相位差的驱动信号，以获取第一振荡信号和第二振荡信号；

28、基于所述第一振荡信号和所述第二振荡信号，获取差分相位信号和差分幅值信号；

29、基于所述差分幅值信号的极性，确定光学参量振荡模块的自旋态；

30、基于所述差分相位信号与目标相位之间的相位差，调节两个所述简并光参量振荡器的相位。

31、在一些实施例中，所述基于所述差分相位信号与目标相位之间的相位偏差，调节两个所述简并光参量振荡器的相位，包括：

32、采用比例积分微分控制算法，基于所述相位偏差生成调节信号；

33、基于所述调节信号，驱动相位调节执行器改变两个所述简并光参量振荡器的腔长或折射率。

34、根据本发明创造的第三方面，提供了一种量子计算系统，包括：

35、抗干扰装置阵列，所述抗干扰装置阵列包括抗干扰装置；

36、控制网络，配置为向所述抗干扰装置阵列分配驱动信号，并收集各个所述抗干扰装置输出的自旋态。

37、本发明创造实施例提供的一种光学参量振荡单元的抗干扰装置、方法及量子计算系统，通过构建包含两个相位差为π的简并光参量振荡器的光学参量振荡模块，利用结构对称性和反向泵浦机制，使得环境干扰（如温度漂移、机械振动）在两个振荡器上产生相同的共模相位扰动。在此基础上，通过差分相位检测模块获取差分相位信号，根据差分原理，能够在物理层面上消除共模噪声的影响，从而显著提升系统的抗干扰能力。同时，结合自适应补偿模块对差分相位信号与目标相位的偏差进行实时反馈调节，能够进一步抑制差模残余干扰并将相位差锁定在高精度范围内，实现了从“被动筛选”到“主动抑制”的转变，避免了因数据丢弃造成的计算资源浪费。此外，基于差分幅值信号极性进行自旋态判别的方式，天然免疫于绝对功率波动，相比传统单端检测方案，不仅无需丢弃任何数据，还能使信噪比提升倍，有效保障了量子计算系统在复杂环境下的长期稳定运行。

1.一种光学参量振荡单元的抗干扰装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的抗干扰装置，其特征在于，所述差分相位检测模块包括：

3.根据权利要求2所述的抗干扰装置，其特征在于，所述干涉检测子模块包括平衡探测器，所述平衡探测器用于测量两个所述简并光参量振荡器输出的相位差，并作为两个所述简并光参量振荡器的差分相位信号输出。

4.根据权利要求2所述的抗干扰装置，其特征在于，所述状态判别子模块配置为：

5.根据权利要求1所述的抗干扰装置，其特征在于，所述自适应补偿模块包括：

6.根据权利要求5所述的抗干扰装置，其特征在于，所述相位调节执行器包括热光移相器、电光移相器或压电移相器中的至少一种；

7.根据权利要求6所述的抗干扰装置，其特征在于，所述相位调节执行器包括压电移相器；

8.根据权利要求1所述的抗干扰装置，其特征在于，还包括驱动分配模块，所述驱动分配模块包括：

9.根据权利要求7所述的抗干扰装置，其特征在于，两个所述简并光参量振荡器为微腔结构，且两个所述微腔结构之间的中心间距小于或等于100μm；和/或，

10.一种差分光学参量振荡单元的抗干扰方法，其特征在于，包括：

11.根据权利要求10所述的抗干扰方法，其特征在于，所述基于所述差分相位信号与目标相位之间的相位偏差，调节两个所述简并光参量振荡器的相位，包括：

12.一种量子计算系统，其特征在于，包括：