1.一种基于腔量子电动力学的光量子GKP态产生装置，其特征在于，包括纳米梁光腔（1）、等效三能级系统（2）、耦合光纤（3）、压缩光源（4）、控制信号源（5）、第一分束器（6）、相位调制器（7）、第二分束器（8）、第一探测器（9）、第二探测器（10）、零差探测装置（11）；所述纳米梁光腔（1）由反射区和谐振区构成，其中反射区用于反射到达的光，形成反射光腔，所述谐振区用于保留固定的光模式，产生谐振；所述等效三能级系统（2）包括两个频率间隔为微波频段的基态，对应上自旋能级和下自旋能级，以及一个与基态频率间隔为光频段的激发态，其中上自旋或下自旋能级与纳米梁光腔（1）中谐振模式能够发生强耦合，通过控制信号调控基态的自旋状态；所述压缩光源（4）和控制信号源（5）分别连接第一分束器（6）的两个输入端；第一分束器（6）的两个输出端分别连接耦合光纤（3）的输入端和相位调制器（7）的输入端；耦合光纤（3）的输出端和相位调制器（7）的输出端分别连接第二分束器（8）的两个输入端；第二分束器（8）的两个输出端分别连接第一探测器（9）的输入端和第二探测器（10）的输入端；第一探测器（9）和第二探测器（10）的输出端分别连接零差探测装置（11）的输入端；所述控制信号源（5）用于产生改变等效三能级系统（2）基态自旋状态的控制信号并输入到第一分束器（6）中；所述第一分束器（6）用于将所述压缩光源（4）输出的光分为两部分，一路入射到耦合光纤（3）中，另一路入射到相位调制器（7）中，其中入射到耦合光纤（3）中的压缩光与控制信号源（5）产生的信号进行合束；输入到耦合光纤（3）中的压缩光通过倏逝场耦合到纳米梁光腔（1）中，纳米梁光腔（1）中的压缩光与等效三能级系统（2）发生相互作用，对压缩光进行位移与受控旋转操作，再通过倏逝场耦合回耦合光纤（3）中，得到GKP态的光信号；所述相位调制器（7）使光产生相位移动；所述第二分束器（8）用于合束来自耦合光纤（3）和相位调制器（7）输出的光，并将合束的光分成两束，一路输入到第一探测器（9），另一路输入到第二探测器（10）；所述第一探测器（9）和第二探测器（10）用于探测输入光的能量；所述零差探测装置（11）用于探测输出的量子态。
2.根据权利要求1所述的一种基于腔量子电动力学的光量子GKP态产生装置，其特征在于，所述等效三能级系统（2）嵌入设置于纳米梁光腔（1）中谐振区的中间位置；所述等效三能级系统（2）为原子系统、自旋系统、离子系统或量子点系统中的一种，嵌入纳米梁光腔（1）的实现方式为离子掺杂或光镊囚禁等效三能级系统（2）于纳米梁光腔（1）表面处。
3.根据权利要求1所述的一种基于腔量子电动力学的光量子GKP态产生装置，其特征在于，所述耦合光纤（3）与纳米梁光腔（1）耦合间距的范围为100 nm-200 nm。
4.根据权利要求1所述的一种基于腔量子电动力学的光量子GKP态产生装置，其特征在于，所述纳米梁光腔（1）采用的材料为硅（Si）、铌酸锂（LiNbO 3 ）、金刚石（C）中的一种。
5.根据权利要求1所述的一种基于腔量子电动力学的光量子GKP态产生装置，其特征在于，所述压缩光源（4）为单模压缩光源，压缩度大于10 dB。
6.根据权利要求1所述的一种基于腔量子电动力学的光量子GKP态产生装置，其特征在于，所述第一分束器（6）和第二分束器（8）为50/50分束器。
7.根据权利要求1所述的一种基于腔量子电动力学的光量子GKP态产生装置，其特征在于，所述相位调制器（7）为声光相位调制器、电光相位调制器、热光相位调制器中的一种；所述第一探测器（9）和第二探测器（10）为光电二极管探测器。
8.一种基于腔量子电动力学的光量子GKP态产生方法，其特征在于，基于权利要求1-7任一项所述的一种基于腔量子电动力学的光量子GKP态产生装置，包括以下步骤：利用压缩光源（4）产生压缩态的光，通过第一分束器（6）将输出光束分为两部分，分别入射到相位调制器（7）和耦合光纤（3）；通过耦合光纤（3）将压缩态的光耦合进纳米梁光腔（1），使之产生谐振；通过控制信号源（5）产生的控制信号调控等效三能级系统（2）的基态自旋方向，等效三能级系统（2）的基态能级和激发态能级能量差满足与纳米梁光腔（1）中光的谐振耦合条件，从而纳米梁光腔（1）配合等效三能级系统（2）和控制信号对压缩光量子态进行位移和受控旋转操作，产生光量子GKP态；输出的光通过倏逝场耦合返回耦合光纤（3）中并输出；相位调制器（7）对分束后的压缩光进行相位调制；将调制后的光与耦合光纤（3）输出的谐振光通过第二分束器（8）进行合束干涉，将合束后的光输入第一探测器（9）、第二探测器（10）进行能量探测，探测的电信号通过零差探测装置（11）测试相空间的Winger函数并进行量子态层析，解析出对应的量子态。
转果果小程序
转果果公众号