本發(fā)明涉及量子信息，更具體地，涉及一種多通道量子存儲裝置和信號光的處理方法。

背景技術(shù)：

1、在光量子通信領(lǐng)域，由于不可避免的光纖損耗，通過光纖傳輸?shù)牧孔颖忍貍€數(shù)將隨著距離指數(shù)衰減，且由于量子態(tài)的不可克隆性，導(dǎo)致不能通過直接放大信號來增加傳輸距離，目前最遠的地基量子通信距離被限制在百公里量級。

2、在實現(xiàn)本發(fā)明構(gòu)思的過程中發(fā)現(xiàn)相關(guān)技術(shù)中至少存在如下問題：現(xiàn)有的量子存儲器的存儲保真度較差，且不利于集成。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供了一種多通道量子存儲裝置和信號光的處理方法。

2、本發(fā)明的一個方面提供了一種多通道量子存儲裝置，包括：

3、光發(fā)生模塊，用于生成信號光和泵浦光；

4、尋址編碼模塊，用于對上述信號光進行光學(xué)尋址和比特編碼處理，得到編碼后的光子，并將上述編碼后的光子和上述泵浦光傳輸至多通道存儲模塊；

5、電發(fā)生模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)存儲方式生成與上述信號光對應(yīng)的電學(xué)脈沖信號；

6、上述多通道存儲模塊，包括多個互相獨立的存儲通道，其中，上述多通道存儲模塊用于：

7、基于上述預(yù)設(shè)存儲方式的上述泵浦光和上述電學(xué)脈沖信號，將上述編碼后的光子存儲在與上述編碼后的光子對應(yīng)的存儲通道中。

8、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述光發(fā)生模塊包括：

9、激光器，用于生成激光；

10、第一調(diào)制器，用于對上述激光進行調(diào)制處理，得到上述泵浦光；

11、第二調(diào)制器，用于對上述激光進行調(diào)制處理，得到上述信號光。

12、根據(jù)本發(fā)明的實施例，多通道量子存儲裝置還包括，

13、輸入光纖陣列，用于將上述尋址編碼模塊輸出的編碼后的光子以及上述泵浦光傳輸至多個上述存儲通道中。

14、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述多通道存儲模塊包括：

15、光學(xué)波導(dǎo)陣列；

16、至少兩個錐形波導(dǎo)陣列，分別形成在上述光學(xué)波導(dǎo)陣列的相對的第一側(cè)和第二側(cè)。

17、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述多通道存儲模塊還包括：

18、表面電極陣列，形成在上述光學(xué)波導(dǎo)陣列的第三側(cè)，上述表面電極陣列與上述電發(fā)生模塊連接，其中，上述表面電極陣列包括多個獨立電學(xué)波導(dǎo)；

19、其中，上述多通道量子存儲裝置還包括：

20、檢測模塊，用于檢測存儲在上述存儲通道中的上述編碼后的光子的量子態(tài)，以實現(xiàn)被存儲的編碼后的光子的讀取操作。

21、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述光學(xué)波導(dǎo)陣列包括：

22、稀土摻雜晶體；

23、多個獨立光學(xué)波導(dǎo)，陣列地設(shè)置在上述稀土摻雜晶體上，其中，一個上述獨立光學(xué)波導(dǎo)為一個上述存儲通道；

24、根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述錐形波導(dǎo)陣列包括：

25、玻璃，設(shè)置在稀土摻雜晶體的一側(cè)；

26、多個錐形波導(dǎo)，陣列地設(shè)置在上述玻璃上。

27、根據(jù)本發(fā)明的實施例，基于預(yù)設(shè)存儲方式和上述泵浦光，將上述編碼后的光子存儲在與上述編碼后的光子對應(yīng)的存儲通道中，包括：

28、基于上述預(yù)設(shè)存儲方式，利用上述泵浦光制備光學(xué)吸收帶，并根據(jù)上述電學(xué)脈沖信號將上述編碼后的光子存儲在上述存儲通道。

29、根據(jù)本發(fā)明的實施例，基于上述預(yù)設(shè)存儲方式，利用上述泵浦光制備光學(xué)吸收帶，并根據(jù)上述電學(xué)脈沖信號將上述編碼后的光子存儲在上述存儲通道，包括：

30、在上述預(yù)設(shè)存儲方式為電控的原子頻率梳方式的情況下，上述光學(xué)吸收帶為頻率梳結(jié)構(gòu)的吸收帶，上述電學(xué)脈沖信號為脈沖電場信號；

31、在上述預(yù)設(shè)存儲方式為自旋波的原子頻率梳方式的情況下，上述光學(xué)吸收帶為頻率梳結(jié)構(gòu)的吸收帶，上述電學(xué)脈沖信號為射頻磁場信號；

32、在上述預(yù)設(shè)存儲方式為無噪聲光子回波方式的情況下，上述光學(xué)吸收帶為孤立結(jié)構(gòu)的吸收帶，上述電學(xué)脈沖信號為射頻磁場信號；

33、根據(jù)上述光學(xué)吸收帶和上述電學(xué)脈沖信號將上述編碼后的光子存儲在上述存儲通道。

34、本發(fā)明的另一個方面提供了一種信號光的處理方法，包括：

35、利用光發(fā)生模塊生成信號光和泵浦光；

36、利用電發(fā)生模塊根據(jù)預(yù)設(shè)存儲方式生成與上述信號光對應(yīng)的電學(xué)脈沖信號；

37、利用尋址編碼模塊對上述信號光進行光學(xué)尋址和比特編碼處理，得到編碼后的光子，并對上述編碼后的光子和上述泵浦光進行傳輸；

38、基于上述預(yù)設(shè)存儲方式的上述泵浦光和上述電學(xué)脈沖信號，將上述編碼后的光子存儲在與上述編碼后的光子對應(yīng)的多通道存儲模塊的存儲通道中，其中，上述多通道存儲模塊包括多個互相獨立的存儲通道。

39、根據(jù)本發(fā)明的實施例，信號光的處理方法還包括：

40、利用檢測模塊對存儲在上述存儲通道中的上述編碼后的光子的量子態(tài)進行檢測，以實現(xiàn)被存儲的編碼后的光子的讀取操作。

41、根據(jù)本發(fā)明的實施例，本發(fā)明的多通道可集成的固態(tài)量子存儲裝置采用高保真度的存儲方案，可實現(xiàn)多通道的量子存儲，可用于基于路徑編碼量子比特的高保真度存儲，或高維路徑編碼量子比特的存儲，且使用集成化方案，便于大規(guī)模擴展與應(yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種多通道量子存儲裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述光發(fā)生模塊包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述多通道存儲模塊包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述多通道存儲模塊還包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于，所述光學(xué)波導(dǎo)陣列包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，基于預(yù)設(shè)存儲方式和所述泵浦光，將所述編碼后的光子存儲在與所述編碼后的光子對應(yīng)的存儲通道中，包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，基于所述預(yù)設(shè)存儲方式，利用所述泵浦光制備光學(xué)吸收帶，并根據(jù)所述電學(xué)脈沖信號將所述編碼后的光子存儲在所述存儲通道，包括：

9.一種信號光的處理方法，其特征在于，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種多通道量子存儲裝置和信號光的處理方法，該裝置包括光發(fā)生模塊，用于生成信號光和泵浦光；尋址編碼模塊，用于對信號光進行光學(xué)尋址和比特編碼處理，得到編碼后的光子，并將編碼后的光子和泵浦光傳輸至多通道存儲模塊；電發(fā)生模塊，用于根據(jù)預(yù)設(shè)存儲方式生成與信號光對應(yīng)的電學(xué)脈沖信號；多通道存儲模塊，包括多個互相獨立的存儲通道，其中，多通道存儲模塊用于：基于預(yù)設(shè)存儲方式的泵浦光和電學(xué)脈沖信號，將編碼后的光子存儲在與編碼后的光子對應(yīng)的存儲通道中。

技術(shù)研發(fā)人員：周宗權(quán),歐忠文,朱天翔,李傳鋒
受保護的技術(shù)使用者：合肥國家實驗室
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10