用于产生包括量子纠缠的单光子状态的多个光子的装置

技术特征：
1.一种用于产生多个光子的装置(100)，所述多个光子包括量子纠缠的单光子状态，其中，所述单光子包括两个量子纠缠自由度，其中，所述装置(100)包括所述多个光子的源装置(200)，所述多个光子包括量子纠缠的单光子状态，所述源装置(200)包括第一生成阶段(210)和第二生成阶段(220)，其中，所述第一生成阶段(210)包括：第一元件(211)，所述第一元件(211)包括生成多个光子的源(10)，其中，所述第一元件(211)对所述单光子的两个自由度中的第一自由度进行选择，其中所述第一自由度仅包括一对值；以及第二元件(212)，所述第二元件(212)对所述单光子的两个自由度中的第二自由度进行选择，其中所述第二自由度仅包括一对值，其中，所述第二生成阶段(220)生成所述单光子的所述两个自由度的相干叠加，其中，所述第二生成阶段(220)对所述两个自由度中的第一自由度和第二自由度的一个值进行选择，并且所述选择不对所述两个自由度中的所述第二自由度的值进行确定。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述两个自由度中的一个自由度是偏振。3.根据权利要求2所述的装置(100)，其中，所述两个自由度中的另一自由度是动量或方向。4.根据前述权利要求中的一项或更多项所述的装置(100)，其特征在于，所述源(10)是包括在下述列表中的非相干源，所述列表包括led发光二极管、可见光灯、红外热源。5.根据权利要求4所述的装置(100)，其中，所述第一元件(211)包括干涉滤光器(20)，所述干涉滤光器(20)被布置成位于所述源(10)的下游并且沿着由所述源(10)生成的所述多个光子的光学路径。6.根据权利要求5所述的装置(100)，其特征在于，所述干涉滤光器(20)是以特定波长为中心的带通滤光器，所述特定波长取决于所述非相干源(10)的波长峰值。7.根据权利要求1、2或3所述的装置(100)，其特征在于，光子的所述源(10)是衰减的laser。8.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述第一生成阶段(210)包括至少一个光纤(30)，所述至少一个光纤(30)沿着由所述源(10)生成的所述多个光子的光学路径被布置在所述第一元件(211)的下游并且布置在所述第二元件(212)的上游，其中，所述至少一个光纤(30)对由所述第一元件(211)传输的所述光子进行收集并且将所述光子传输至所述第二元件(212)。9.根据权利要求8所述的装置(100)，其特征在于，所述第一生成阶段(210)包括至少一个准直器(37)，所述至少一个准直器(37)沿着由所述源(10)生成的所述多个光子的光学路径被布置在所述至少一个光纤(30)的下游，其中，所述至少一个准直器(37)对由所述至少一个输入光纤(30)传输的所述光子进行收集并且将进行准直后的所述光子传输至所述第二元件(212)。10.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述第二元件(212)包括偏振器(51)。11.根据权利要求1至10中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述第一元件(211)包括偏振器(51)。12.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述第二元件(212)包
括q板(52)。13.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述第二元件(212)包括光学延迟线。14.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述第二生成阶段(220)包括：至少一个第一分束器(61)，所述至少一个第一分束器(61)沿着出自所述第二元件(212)的所述多个光子的光学路径被布置在所述第二元件(212)的下游，其中，所述至少一个第一分束器(61)生成用于所述多个光子的两个路径(31、32)，第一压电转换镜(41)，所述第一压电转换镜(41)被设置成对所述至少两个路径(31、32)中的一个路径进行阻截，其中，所述第一压电转换镜(41)安装有压电转换器并且所述第一压电转换镜(41)对所述至少两个路径(31、32)之间的相对的相位移(ξ)进行调整。15.根据权利要求1至7中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述第一生成阶段(210)的所述第一元件(211)和所述第二元件(212)包括四个波导(33、34、35、36)，所述四个波导(33、34、35、36)以几何配置相对于彼此布置，所述几何配置适于允许对相对于彼此的几何相关性进行识别，以这种方式，使得这种识别允许将值分配给所述单光子的所述两个自由度中的两个自由度。16.根据权利要求15所述的装置(100)，其特征在于，所述四个波导(33、34、35、36)代表四个光学路径，所述四个波导(33、34、35、36)被布置成彼此平行并且位于水平几何平面上，使用平行于所述四个波导(33、34、35、36)的几何线用作参考，所述几何线被称为中心线，并且所述几何线能够对所述四个波导(33、34、35、36)进行识别，诸如高于所述中心线的第一波导(33)、高于所述中心线的第二波导(34)、低于所述几何线的第三波导(35)、低于所述中心线的第四波导(36)，其中第一顶部引导件(33)远离所述中心线，其中第二顶部引导件(34)靠近所述中心线，其中第一底部引导件(35)靠近所述中心线，其中第二底部引导件(36)远离所述中心线，其中，插入所述波导(33、34、35、36)中的所述单光子的一对状态的所述自由度对于第一状态而言为顶部t和底部b两个自由度，并且对于第二状态而言为靠近n和远离f两个自由度，其中顶部、底部、靠近和远离是指所述四个波导(33、34、35、36)相对于所述几何平面上的所述中心线的几何布置。17.根据权利要求15或16中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述第二生成阶段(220)包括：至少一个第一分束器(61)，所述至少一个第一分束器(61)被布置在所述四个波导(33、34、35、36)中的两个波导(33、34)之间，其中，所述至少一个第一分束器(61)以相等的概率在所述四个波导(33、34、35、36)中的所述两个波导(33、34)之间对由所述源(10)生成的所述多个光子进行引导，至少一个位置交换器(45)，所述至少一个位置交换器(45)被布置在所述至少一个第一分束器(61)的下游，其中，所述至少一个位置交换器(45)被布置在所述四个波导(33、34、35、36)中的两个波导(34、35)之间。18.根据权利要求1至7中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述第一生成阶段(210)的所述第一元件(211)和所述第二元件(212)包括两个多模波导，所述两个多模波导以几何配置相对于彼此布置，所述几何配置适于允许对相对于彼此的几何相关性进行识
别，以这种方式，使得这种识别允许将值分配给所述单光子的所述两个自由度中的第一自由度，所述第二自由度的值是通过所述两个多模波导的每个多模波导中的所述单光子的一对传输模式来定义的。19.根据前述权利要求中任一项所述的装置(100)，其特征在于，所述装置包括集成光子电路，所述第二生成阶段(220)被集成到所述集成光子电路中。20.根据权利要求19所述的装置(100)，其特征在于，减去所述源(10)的所述第一生成阶段(210)被集成到所述集成光子电路中。21.一种集成光子电路，所述集成光子电路包括根据权利要求1至20中任一项所述的用于产生量子纠缠的单光子状态的装置(100)。22.根据权利要求21所述的集成光子电路，其特征在于，所述集成光子电路是由例如玻璃、铌酸锂、si、sin、sion、inp或其他化合物半导体的单片或混合技术平台制成的。

技术总结
用于产生包括量子纠缠的单光子状态的多个光子的装置(100)，其中所述单光子包括两个量子纠缠自由度，其中所述装置(100)包括用于所述包括量子纠缠的单光子状态的多个光子的源装置(200)，所述源装置(200)包括第一生成阶段(210)和第二生成阶段(220)，其中，所述第一生成阶段(210)包括：第一元件(211)，所述第一元件(211)包括生成多个光子的源(10)，其中所述第一元件(211)对单光子的两个自由度中的第一自由度进行选择，其中所述第一自由度仅包括一对值；以及第二元件(212)，所述第二元件(212)对单光子的两个自由度中的第二自由度进行选择，其中所述第二自由度仅包括一对值，其中，所述第二生成阶段(220)生成单光子的两个自由度的相干叠加，其中，所述第二生成阶段(220)对所述两个自由度中的第一和第二自由度的一个值进行选择，并且该选择不确定所述两个自由度中的第二自由度的值。自由度中的第二自由度的值。自由度中的第二自由度的值。


技术研发人员：洛伦佐
受保护的技术使用者：特伦托大学
技术研发日：2021.03.10
技术公布日：2022/12/2