斯光和反斯托克斯光的连续变量正交分量 的测量。
[0016] 5、本发明所利用的可调谐激光器和七套声光调制器实现相应的时序控制，并且控 制写光脉冲信号、读光脉冲信号的单光子失谐量的大小，斯托克斯光的本地振荡光及模拟 光、反斯托克斯光的本地振荡光及模拟光的双光子失谐量的大小，可以获得最佳的纠缠。
[0017] 6、本发明所利用的热原子系综的系统简单、稳定。
[0018] 7、本发明所利用的热原子系综，光学深度较大，充入惰性缓冲气体，原子的相干时 间较长。
[0019] 8、本发明所利用的立方原子气室首先利用多层u-metal磁屏蔽纸包裹，再放置于 磁屏蔽筒，有效对周围环境的磁场进行屏蔽。
[0020] 9、本发明所利用的温控系统对原子系综进行精确控温，并且选择合适的温度，可 以获得最佳纠缠。
[0021] 本发明所产生的连续变量光和原子系综纠缠态，适合应用于包含原子的量子信息 网络，特别是建立量子信息网络节点之间的纠缠。
【附图说明】
[0022]图1本发明的结构不意图；
[0023]图2本发明光源单元的结构示意图；
[0024]图3本发明光信号的控制时序图；
[0025]图4本发明原子系综的能级不意图；
[0026]图5本发明原子系综的结构不意图；
[0027] 图6本发明测量系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0028] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0029] 如图1所示，本实施例中的一种连续变量光和原子系综纠缠的产生装置，包括光源 单元1、四个光束耦合系统21、22、23、24、原子系综3和测量系统4;所述光源单元1设有栗浦 光脉冲信号ap输出端、写光脉冲信号aw输出端、读光脉冲信号aR输出端、两束本地振荡光信 号au、ai2输出端和两束模拟光脉冲信号ai3、aw输出端，其中，栗浦光脉冲信号ap输出端与原 子系综3的第一输入端连接;竖直偏振的写光脉冲信号aw输出端和水平偏振的模拟光脉冲 信号aw输出端分别与第一光束耦合系统21的两个输入端连接，第一光束耦合系统21的输出 端与原子系综3的第二输入端连接;竖直偏振的读光脉冲信号aR输出端和水平偏振的模拟 光脉冲信号ai3输出端分别与第二光束親合系统22的两个输入端连接，第二光束親合系统22 的输出端与原子系综3的第三输入端连接;原子系综3的第一、第二输出端分别与第三、第四 光束耦合系统23、24的输入端连接，第三、第四光束耦合系统23、24的输出端分别与测量系 统4的第一、第二输入端连接;两束本地振荡光信号au、ai2输出端分别与测量系统4的第三、 第四输入端连接。
[0030] 如图2所示，所述光源单元由可调谐激光器11、单模1x7光纤耦合器19和七套声光 调制器12~18组成;可调谐激光器11的输出端与单模1x7光纤耦合器19的输入端连接，单模 1x7光纤耦合器19的输出端与七套声光调制器12~18的输入端连接;所述可调谐激光器11 采用低噪声、窄线宽、可调谐钛宝石激光器;钛宝石激光器输出795nm的激光，对应于铷87原 子的D1吸收线，所述该激光被分为七束;其中，第一束光通过第一套声光调制器12转换为栗 浦光脉冲信号a P，用于原子系综3的初态的制备;第二束光通过第二套声光调制器13转换为 写光脉冲信号《，通过自发拉曼散射过程，产生小角度的斯托克斯光as，建立光和原子系综 之间的纠缠;第三束光通过第三套声光调制器14转换为读光脉冲信号a R，产生小角度的反 斯托克斯光aAS，并且将原子系综3的量子态映射到反斯托克斯光a AS的量子态，通过测量斯 托克斯光as和反斯托克斯光aAS的关联性质，验证光和原子系综之间的纠缠；同时，读光脉冲 信号aR、写光脉冲信号aw、斯托克斯光as和反斯托克斯光aAS满足能量守恒关系ω w+ω R= ω s+ ωΑ5和动量守恒关系?、、vs;第四束光通过第四套声光调制器15转换为斯托克斯光 as的平衡零拍探测系统的本地振荡光信号aL1;第五束光通过第五套声光调制器16转换为反 斯托克斯光aAS的平衡零拍探测系统的本地振荡光信号aL2;第六束光通过第六套声光调制 器17转换为斯托克斯光as的模拟光脉冲信号a L3,用于在平衡零拍探测系统中模拟斯托克斯 光as，并且将其和本地振荡光aL1的干涉位相差分别锁定在0和Pi/2,进而测量斯托克斯光as 正交振幅和正交位相分量;第七束光通过第七套声光调制器18转换为反斯托克斯光aAS的模 拟光脉冲信号aw，用于在平衡零拍探测系统中模拟反斯托克斯光a AS，并且将其和本地振荡 光aL2的干涉位相差分别锁定在0和Pi/2,进而测量反斯托克斯光a AS正交振幅和正交位相分 量。
[0031] 如图3所示，利用七套声光调制器12~18的开关特性，实现光源单元1中各光信号 的时序控制。整个时序控制周期取一毫秒。平衡零拍探测系统的本地振荡光信号常开，输出 强的本地振荡光信号au和ai2。斯托克斯光和反斯托克斯光的模拟光脉冲信号ai3和ai4在光 和原子相互作用的十微秒内关闭，其余时间打开输出强的模拟光，用于对斯托克斯光as和 反斯托克斯光a AS在平衡零拍探测系统中的位相锁定。在斯托克斯光和反斯托克斯光的模拟 光脉冲信号ai3和aw关闭后，产生一微秒的强栗浦光脉冲信号a P将铷87原子制备到初态。在 栗浦光脉冲信号作用后，强的写光脉冲信号aw打开五百纳秒，得到斯托克斯光as和原子系综 的纠缠态。在光和原子纠缠保持一百纳秒后，弱的读光脉冲信号a R打开五百纳秒，得到反斯 托克斯光aAS。
[0032] 如图4所示，所述原子系综3采用铷87原子的52S1/2的F=1和F = 2以及52P1/2的F' = l 和F'= 2的超精细能级。本发明利用钛宝石激光器的调谐特性和声光调制器12~18的移频 特性，获得相应波长的光信号。栗浦光脉冲信号ap的频率和5 2Sv^F = 2到52P1/2的F' = l的 跃迀吸收线共振，将铷87原子制备到基态52S1/2的F=1态;写光脉冲信号aw的频率和5% 1/2的 F=1到52Ρι/2的F' = 2的跃迀吸收线有一定的失谐;斯托克斯光的本地振荡光au和模拟光ai3 的频率和斯托克斯光as的频率相同，并且由写光频率和相应的原子能级决定，该频率和 525 1/2的？ = 2到5￥1/2的？' = 2的跃迀吸收线有一定的失谐;读光脉冲信号&[?的频率和5251/ 2 的F = 2到52Ρι/2的F' = 1的跃迀吸收线有一定的失谐;反斯托克斯光的本地振荡光ai2和模拟 光&4的频率和反斯托克斯光aAS的频率相同，由读光频率和相应的原子能级决定，该频率和 5 2S1/:^^F= 1到52P1/2的F'= 1的跃迀吸收线有一定的失谐。通过控制写光脉冲信号aw、读光 脉冲信号aR的单光子失谐量的大小，和斯托克斯光的本地振荡光aii及模拟光au、反斯托克 斯光的本地振荡光aL2及模拟光aw的双光子失谐量的大小，通过控制光和原子的相互作用 强度和关联噪声，获得最佳的光和原子系综的纠缠。
[0033]如图1所示，所述第一光束耦合系统21由消光比达到105:1的格兰汤姆森棱镜构 成，将竖直偏振的写光脉冲信号aw和水平偏振的反斯托克斯光的模拟光脉冲信号aw親合起 来;第二光束耦合系统22由格兰汤姆森棱镜构成，将竖直偏振的读光脉冲信号a R和水平偏 振的斯托克斯光模拟光脉冲信号aL3親合起来;第三光束親合系统23由格兰汤姆森棱镜构 成，将竖直偏振的读光脉冲信号a R过滤掉，自发拉曼散射过程产生的水平偏振的斯托克斯 光as和其模拟光脉冲信号aL3透过格兰汤姆森