一种制备及表征位置-动量纠缠源的方法及系统

1.一种制备及表征位置-动量纠缠源的系统，其特征在于，所述系统包括泵浦光产生装置、第一光束调整组件、多模光纤、第一单光子探测器、符合计数器、第二光束调整组件、狭缝、第二单光子探测器以及短焦距透镜；泵浦光产生装置产生稳定连续且偏振方向与周期极化磷酸氧钛钾晶体的偏振主轴平行的泵浦光，并发射至周期极化磷酸氧钛钾晶体，以激发周期极化磷酸氧钛钾晶体中的自发参量下转换效应，进而产生纠缠光子对；第一光束调整组件将纠缠光子对在路径上分开；其中一路为信号光，另一路为闲散光；信号光的光子照射成像物体后，经多模光纤的第一光纤耦合头收集信号光子，再用第一单光子探测器进行光子探测；第二光束调整组件将闲散光分成两路，并调整每一路闲散光的功率；一路闲散光经过狭缝后进入多模光纤的第二光纤耦合头，并做空间扫描成像，再用第二单光子探测器进行光子探测，并与信号光子在符合计数器中进行符合测量，用于鬼成像；另一路闲散光被短焦距透镜聚焦后，被多模光纤的第三光纤耦合头收集，并做空间位置扫描，再用第二单光子探测器进行光子探测，并与信号光在符合计数器中进行符合测量，用于鬼干涉；通过鬼成像和鬼干涉数据分别推算出位置不确定度和动量不确定度，验证其是否满足EPR纠缠不等式，进行纠缠表征；其中，对于鬼成像，利用双狭缝与高斯函数进行卷积以拟合数据，并将得到的拟合曲线与金属棒的实际传递函数进行比较，进而推算出位置不确定度；对于鬼干涉，首先用双狭缝的傅立叶变换对实验数据进行拟合，之后，将拟合曲线与实际的双狭缝的傅里叶变换做比较，进而推算出动量不确定度；第一单光子探测器和第二单光子探测器分别连接符合计数器。 2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述泵浦光产生装置包括连续光激光器、第一偏振分光棱镜和第一透镜组；连续光激光器输出固定参数的连续激光，并经第一偏振分光棱镜调制成偏振方向与周期极化磷酸氧钛钾晶体的偏振主轴平行的泵浦光，再被送至第一透镜组进行缩束后发射至周期极化磷酸氧钛钾晶体。 3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述连续光激光器为固体激光器、半导体激光器以及气体激光器中的一种，其产生的连续激光的中心波长为405nm。 4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第一光束调整组件包括滤波片、第二透镜组以及第二偏振分光棱镜；滤波片将纠缠光子对中剩余的泵浦光滤除后，纠缠光子对通过第二透镜组扩束并被第二偏振分光棱镜在路径上分开。 5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述狭缝和所述短焦距透镜设置在第二透镜组的焦平面上。 6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二光束调整组件包括半波片和第三偏振分光棱镜；半波片和第三偏振分光棱镜设置在闲散光的传输路径上，通过旋转半波片，调整经第三偏振分光棱镜分路后的每一路闲散光的功率。 7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述狭缝和多模光纤的第二光纤耦合头以及多模光纤的第三光纤耦合头设置在平移台上。 8.一种制备及表征位置-动量纠缠源的方法，其特征在于，所述方法由权利要求1-7中任一项所述的制备及表征位置-动量纠缠源的系统实现，所述方法包括：S1，产生稳定连续且偏振方向与周期极化磷酸氧钛钾晶体的偏振主轴平行的泵浦光，并发射至周期极化磷酸氧钛钾晶体，以激发周期极化磷酸氧钛钾晶体中的自发参量下转换效应，进而产生纠缠光子对；其中，纠缠光子对包括信号光和闲散光；S2，将纠缠光子对在路径上分开，信号光的光子照射成像物体后，经多模光纤的第一光纤耦合头收集信号光子，再用第一单光子探测器进行光子探测；S3，将闲散光分成两路，并调整每一路闲散光的功率；S4，一路闲散光经过狭缝后进入多模光纤的第二光纤耦合头，并进行空间扫描成像，再用第二单光子探测器进行光子探测，与信号光子进行符合测量，用于鬼成像；S5，另一路闲散光用短焦距透镜聚焦后，被多模光纤的第三光纤耦合头收集，并进行空间位置扫描，再用第二单光子探测器进行光子探测，与信号光进行符合测量，用于鬼干涉；S6，通过鬼成像和鬼干涉数据分别推算出位置不确定度和动量不确定度，验证其是否满足EPR纠缠不等式，进行纠缠表征；步骤S6中，对于鬼成像，利用双狭缝与高斯函数进行卷积以拟合数据，并将得到的拟合曲线与金属棒的实际传递函数进行比较，进而推算出位置不确定度；对于鬼干涉，首先用双狭缝的傅立叶变换对实验数据进行拟合，之后将拟合曲线与实际的双狭缝的傅里叶变换做比较，进而推算出动量不确定度。 9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，首先利用连续光激光器输出固定参数的连续激光，再经第一偏振分光棱镜调制成偏振方向与周期极化磷酸氧钛钾晶体的偏振主轴平行的泵浦光，再被送至第一透镜组进行缩束后发射至周期极化磷酸氧钛钾晶体。 10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在步骤S3中，在闲散光的传输路径上设置半波片和第三偏振分光棱镜，通过旋转半波片，调整经第三偏振分光棱镜分路后的每一路闲散光的功率。