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申请/专利权人：南京邮电大学

摘要：本发明属于量子通信技术领域，公开了一种制备三光子超纠缠态的方法，通过激光器产生一束水平偏振的泵浦光，然后经过22.5°半波片将光束转化为对角偏振光束，通过非偏振分束器以等概率分为两路；两路光子抵达偏振分束器后进入萨尼亚克干涉仪，先后通过周期性极化的磷酸钛钾和45°半波片，最后在偏振分束器上叠加，从而分数到空间模式a1、b1和a2、b2；在a1、b1空间模式的光子再进入第二个萨尼亚克干涉环装置经历一次劈裂，最终产生偏振、空间两个自由度的三光子超纠缠态。通信方共享多光子超纠缠态是许多高维量子通信协议及多方量子通信协议的前提，因此本发明在未来的高维或多方量子通信中将会有重要的应用。

主权项：1.一种制备三光子超纠缠态的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤1、激光器产生一束水平偏振的泵浦光，通过一预设角度为22.5度的半波片Ⅰ即HWP1，转化为对角偏振光；步骤2、光子通过一50:50的非偏振分束器即NPBS分束到路径a与路径b，即两个不同的空间模式；步骤3、路径a和路径b的光子分别通过二向色镜Ⅰ即DM1、二向色镜Ⅱ即DM2后，再经过偏振分束器Ⅰ即PBS1进入第一萨尼亚克干涉仪，经过自发参量下转换过程产生双光子态，即下转换光子；具体为：路径a和路径b的光子依次通过DM1、DM2和PBS1进入第一萨尼亚克干涉仪，通过顺时针或者逆时针传播，经过一个周期性极化的磷酸钛钾晶体Ⅰ即ppKTP1劈裂产生双光子态，再经过一个预设角度为45度的半波片2即HWP2，其作用为： ；步骤3中，光子经过萨尼亚克干涉仪后变为： ， ， ， ；步骤4、从两个传播方向发出的下转换光子通过偏振分束器Ⅰ即PBS1，被分束到不同的空间模式a1、a2、b1和b2，由此产生偏振、空间两个自由度的两光子超纠缠态；步骤5、再将路径a1和路径b1的光子分别通过二向色镜Ⅲ即DM3、二向色镜Ⅳ即DM4后，再经过偏振分束器Ⅱ即PBS2，进入第二萨尼亚克干涉仪产生下转换光子；具体为：将路径a1和路径b1的光子由DM3、DM4和PBS2进入第二萨尼亚克干涉仪产生下转换光子；其中，萨尼亚克干涉仪中的半波片Ⅲ即HWP3预设角度为45度；路径a1和路径b1的光子分别经过DM3、DM4，再经过PBS2后，总光子态变为： ；各路径光子经过周期性极化的磷酸钛钾晶体Ⅱ即ppKTP2和HWP3后分别为： ， ， ， ，光子经过萨尼亚克干涉仪后总光子态变为： ；步骤6、从第二萨尼亚克干涉仪两个传播方向发出的下转换光子在PBS2上叠加，由此产生偏振、空间两个自由度的三光子超纠缠态。

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