[发明专利]非破坏性的贝尔态测量系统及测量方法

摘要

本发明公开了一种贝尔态测量系统及测量方法，主要解决现有技术不能对纠缠光子对进行非破坏性的贝尔态测量的问题。其步骤为：1.产生纠缠光子对和前两个辅助单光子(X，Y)，并将这四个光子依次通过第一前置和后置测量子模块得到前两个光探测器(D1，D2)的响应结果；2.产生后两个辅助单光子(M，N)，并将纠缠光子和这后两个光子依次通过第二前置和后置测量子模块得到后两个光探测器(D3，D4)的响应结果；3.根据这四个光探测器的响应结果，得出纠缠光子对所处的贝尔态。本发明利用光学器件和量子逻辑运算，能在不破坏纠缠光子对的情况下，准确测量出纠缠光子对的贝尔态。

主权项

1.一种非破坏性的贝尔态测量系统，其特征在于，包括：纠缠光子源，用于产生一对纠缠光子，即第一光子(1)和第二光子(2)；偏振单光子源，用于产生第一辅助单光子(X)、第二辅助单光子(Y)，第三辅助单光子(M)和第四辅助单光子(N)；光子传输路径，包括两条主传输路径(A1，A2)和四条辅助传输路径(B1，B2，B3，B4)，两条主传输路径(A1，A2)用于分别传输第一光子(1)和第二光子(2)，四条辅助传输路径(B1，B2，B3，B4)用于分别传输四个辅助单光子(X，Y，M，N)；单光子探测器，包括四个单光子探测器(D1，D2，D3，D4)，用于与测量模块相配合确定被测纠缠光子对(1，2)所处的贝尔态；测量模块，包括：第一前置测量子模块Q₁，用于产生第一中间输出状态ω₁，其包括两个阿达马门(H1，H2)、一个偏振分光棱镜(S1)和两个受控非门(T1，T2)，且第一阿达马门(H1)、第一偏振分光棱镜(S1)和第二受控非门(T1)依次位于第一辅助传输路径(B1)的前段，第二阿达马门(H2)、第一偏振分光棱镜(S1)和第一受控非门(T2)依次位于第二辅助传输路径(B2)前段；第一后置测量子模块Q₁⁺，用于将第一中间输出状态ω₁转化为第一输出状态Ω₁，其包括两个受控非门(T3，T4)、一个偏振分光棱镜(S2)和两个阿达马门(H3，H4)，且第三受控非门(T3)、第二偏振分光棱镜(S2)和第三阿达马门(H3)依次位于第一辅助传输路径(B1)的后段，第四受控非门(T4)、第二偏振分光棱镜(S2)和第四阿达马门(H4)依次位于第二辅助传输路径(B2)的后段；第二前置测量子模块Q₂，用于产生第二中间输出状态ω₂，其包括四个阿达马门(H5，H6，H7，H8)、一个偏振分光棱镜(S3)和两个受控非门(T5，T6)，且第五阿达马门(H5)和第六阿达马门(H6)位于第二主传输路径(A2)的前段，第七阿达马门(H7)、第三偏振分光棱镜(S3)和第六受控非门(T5)位于第三辅助传输路径(B3)前段，第八阿达马门(H8)、第三偏振分光棱镜(S3)和第五受控非门(T6)位于第四辅助传输路径(B4)前段；第二后置测量子模块用于将第二中间输出状态ω₂转化为第二输出状态Ω₂，其包括两个受控非门(T7，T8)、一个偏振分光棱镜(S4)和四个阿达马门(H9，H10，H11，H12)，且第九阿达马门(H9)和第十阿达马门(H10)位于第一主传输路径(A1)的后段，第七受控非门(T7)、第四偏振分光棱镜(S4)和第十一阿达马门(H11)位于第三辅助传输路径(B3)的后段，第八受控非门(T8)、第四偏振分光棱镜(S4)和第十二阿达马门(H12)位于第四辅助传输路径(B4)的后段；所述第一前置测量子模块Q₁与第一后置测量子模块Q₁⁺串行连接，用于将第一输出状态Ω₁同时输出给第一单光子探测器D1和第二单光子探测器D2；所述第二前置测量子模块Q₂与第二后置测量子模块Q₂⁺串行连接，用于将第二输出状态Ω₂同时输出给第三单光子探测器D3和第四单光子探测器D4。