CN114624819B - 一种光子纠缠源及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供了一种光子纠缠源及其制备方法，该光子纠缠源包括：边缘耦合器、线偏光偏振分离装置、微环谐振器以及同时连接边缘耦合器、偏振分离装置和微环谐振器的第一波导；偏振分离装置，用于从第一波导接收所述连续线偏光，将连续线偏光转化为垂直偏振光；微环谐振器，用于基于从第一波导获取的垂直偏振光，产生垂直偏振态的光子对，并将垂直偏振态的光子对通过第一波导输出给偏振分离装置；偏振分离装置，还用于从第一波导接收垂直偏振态的光子对；对垂直偏振态的光子对的偏振态进行旋转，得到正交偏振态的光子对；对正交偏振态的光子对进行相干叠加，得到纠缠光子对；边缘耦合器，还用于输出所述纠缠光子对。

Description

一种光子纠缠源及其制备方法
技术领域
本申请涉及光子纠缠源技术，尤其涉及一种光子纠缠源及其制备方法。
背景技术
相关技术中，通过管壳的光纤器件来得到光子纠缠源，由于在光纤器件中传播的情况下，光信号的偏振旋转是不确定的，因此，需要使用偏振控制器或保线偏光纤，得到的光子纠缠源的结构体积比较大，稳定性和可拓展性都有待提高。
发明内容
本申请实施例期望提供一种光子纠缠源及其制备方法。
第一方面，本申请实施例提供了一种片上光子纠缠源，包括：边缘耦合器、偏振分离装置、微环谐振器以及同时依次连接所述边缘耦合器、所述偏振分离装置和所述微环谐振器的第一波导；
所述边缘耦合器，用于接收激光源发射的特定角度的连续线偏光，并将所述连续线偏光传递给所述第一波导；
所述偏振分离装置，用于从所述第一波导接收所述连续线偏光，将所述连续线偏光转化为垂直偏振光；
所述微环谐振器，用于基于从所述第一波导获取的所述垂直偏振光，产生垂直偏振态的光子对，并将所述垂直偏振态的光子对通过所述第一波导输出给所述偏振分离装置；
所述偏振分离装置，还用于从所述第一波导接收所述垂直偏振态的光子对；对所述垂直偏振态的光子对的偏振态进行旋转，得到正交偏振态的光子对；对所述正交偏振态的光子对进行相干叠加，得到纠缠光子对；
所述边缘耦合器，还用于输出所述纠缠光子对。
第二方面，本申请实施例提供了一种片上光子纠缠源的制备方法，应用于上述所述的片上光子纠缠源，所述方法包括：
边缘耦合器接收激光源发射的特定角度的连续线偏光，并将所述连续线偏光传递给所述第一波导；
偏振分离装置从所述第一波导接收所述连续线偏光，将所述连续线偏光转化为垂直偏振光；
微环谐振器基于从所述第一波导获取的所述垂直偏振光，产生垂直偏振态的光子对，并将所述垂直偏振态的光子对通过所述第一波导输出给所述偏振分离装置；
所述偏振分离装置从所述第一波导接收所述垂直偏振态的光子对，对所述垂直偏振态的光子对的偏振态进行旋转，得到正交偏振态的光子对，对所述正交偏振态的光子对进行相干叠加，得到纠缠光子对；
所述边缘耦合器输出所述纠缠光子对。
本申请实施例中，通过边缘耦合器接收激光源发射的特定角度的连续线偏光，并将连续线偏光传递给第一波导，通过第一波导将连续线偏光传递给偏振分离装置，偏振分离装置将连续线偏光转化为垂直偏振光；并通过第一波导将垂直偏振光传递给微环谐振器，通过微环谐振器产生垂直偏振态的光子对，并将垂直偏振态的光子对通过所述第一波导输出给偏振分离装置，偏振分离装置通过第一波导接收微环谐振器产生的垂直偏振态的光子对；并对垂直偏振态的光子对的偏振态进行旋转，得到正交偏振态的光子对；对所述正交偏振态的光子对进行相干叠加，得到纠缠光子对，最后通过边缘耦合器输出纠缠光子对。由于光子的传输是利用波导的电磁场传播特性，且在光信号的传播中波导根据实际生产的工艺本身具有偏振选择性(传导模式的选择性)，并不需要使用管壳的光纤器件，也不需要额外使用偏振控制器或是保线偏光纤，因此，得到的光子纠缠源的结构体积较小，稳定性和可拓展性都较高。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，而非限制本发明。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，这些附图示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于说明本发明的技术方案。
图1为本申请实施例提供的一种片上光子纠缠源的组成结构示意图；
图2为本申请实施例提供的另一种片上光子纠缠源的组成结构示意图；
图3为本申请实施例提供的又一种片上光子纠缠源的组成结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种片上光子纠缠源中信号的传播流向示意图；
图5a为本申请实施例提供的垂直偏振态的光子对顺时针方向传播的示意图；
图5b为本申请实施例提供的垂直偏振态的光子对逆时针方向传播的示意图；
图6为本申请实施例提供的一种产生片上光子纠缠源的方法的实现流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所提供的实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。另外，以下所提供的实施例是用于实施本发明的部分实施例，而非提供实施本发明的全部实施例，在不冲突的情况下，本发明实施例记载的技术方案可以任意组合的方式实施。
需要说明的是，在本发明实施例中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的方法或者装置不仅包括所明确记载的要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为实施方法或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括该要素的方法或者装置中还存在另外的相关要素(例如方法中的步骤或者装置中的单元，例如的单元可以是部分电路、部分处理器、部分程序或软件等等)。
本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，U和/或W，可以表示：单独存在U，同时存在U和W，单独存在W这三种情况。另外，本文中术语“至少一种”表示多种中的任意一种或多种中的至少两种的任意组合，例如，包括U、W、V中的至少一种，可以表示包括从U、W和V构成的集合中选择的任意一个或多个元素。
光子纠缠源作为量子信息技术发展的一种基本工具，广泛应用于量子通信，例如量子密钥分发(Quantum Key Distribution)，量子隐形传态(Quantum teleportation)，量子中继(Quantum relay)等。光子纠缠源的纠缠自由度可以是多样的，例如偏振纠缠，能量时间纠缠，路径纠缠等。在实际应用中，纠缠源的观测指标量的加大，一方面能根据实际应用需求选择对应的观测量(observable)，让纠缠源的使用更灵活，另一方面能够增加量子态的信息承载量，使得量子通信更加高效、可靠。
相关技术中，存在硅基微环或周期极化铌酸锂波导搭配光纤器件来制备光子纠缠源的方案，即，这些方案都是利用到管壳的光纤器件来制备光子纠缠源。由于光信号在光纤器件中传播的情况下，光信号的偏振旋转是不确定的，因此，需要使用偏振控制器或保线偏光纤，得到的光子纠缠源的结构体积比较大，稳定性和可拓展性都有待提高。
基于上述技术问题，本申请实施例提供了一种片上光子纠缠源，如图1所示，该片上光子纠缠源10包括：边缘耦合器101、偏振分离装置102、微环谐振器103以及同时依次连接所述边缘耦合器101、所述偏振分离装置102和所述微环谐振器103的第一波导104；
所述边缘耦合器101，用于接收激光源发射的特定角度的连续线偏光，并将所述连续线偏光传递给所述第一波导104；
所述偏振分离装置102，用于从所述第一波导104接收所述连续线偏光，将所述连续线偏光转化为垂直偏振光；
所述微环谐振器103，用于基于从所述第一波导104获取的所述垂直偏振光，产生垂直偏振态的光子对，并将所述垂直偏振态的光子对通过所述第一波导104输出给所述偏振分离装置102；
所述偏振分离装置102，还用于从所述第一波导104接收所述垂直偏振态的光子对；对所述垂直偏振态的光子对的偏振态进行旋转，得到正交偏振态的光子对；对所述正交偏振态的光子对进行相干叠加，得到纠缠光子对；
所述边缘耦合器101，还用于输出所述纠缠光子对。
可以理解的是，偏振分离装置102可以通过多个单元组成来实现，例如，偏振分离装置102可以包括偏振分离器和偏振旋转器。通过偏振分离器将从第一波导104接收的连续线偏光进行第一次转化，以特定概率选择性转化为不同偏振态的光束；在偏振分离器将连续线偏光转化为水平偏振光的情况下，通过第一偏振旋转器将水平偏振光转化为垂直偏振光，并向微环谐振器输出垂直偏振光；在偏振分离器将连续线偏光转化为垂直偏振光的情况下，通过第二偏振旋转器保持垂直偏振态不发生变化，向微环谐振器输出垂直偏振光。
在一些实施方式中，特定角度能够保证所述连续线偏光经过所述偏振波束分离器输出的水平偏振分量和垂直偏振分量的光强相等；特定角度可以为45度，也可以为-45度。
在一些可能的实施方式中，微环谐振器103是通过自发四波混频产生垂直偏振态的光子对。
在一种实施方式中，纠缠光子对可以同时为偏振纠缠和能量时间纠缠的光子对。
在一些可能的实施方式中，所述垂直偏振态的光子对包括垂直偏振态的信号光子和闲频光子。
本申请实施例中，通过边缘耦合器接收激光源发射的特定角度的连续线偏光，并将连续线偏光传递给第一波导，通过第一波导将连续线偏光传递给偏振分离装置，偏振分离装置将连续线偏光转化为垂直偏振光；并通过-第一波导将垂直偏振光传递给微环谐振器，通过微环谐振器产生垂直偏振态的光子对，并将垂直偏振态的光子对通过所述第一波导输出给偏振分离装置，偏振分离装置通过第一波导接收微环谐振器产生的垂直偏振态的光子对；并对垂直偏振态的光子对的偏振态进行旋转，得到正交偏振态的光子对；对所述正交偏振态的光子对进行相干叠加，得到纠缠光子对，最后通过边缘耦合器输出纠缠光子对。由于光子的传输是利用波导的电磁场传播特性进行的，且在光信号的传播中波导根据实际生产的工艺本身具有偏振选择性(传导模式的选择性)，并不需要使用额外的管壳光纤器件，即，偏振控制器或是保线偏光纤，因此，得到的光子纠缠源的结构体积小，稳定性和可拓展性都较高。
图2为本申请实施例提供的另一种片上光子纠缠源的组成结构示意图，如图2所示，该片上光子纠缠源20包括：边缘耦合器201、偏振波束分离器202、第一偏振旋转器203、第二偏振旋转器204、连接所述偏振波束分离器202、所述第一偏振旋转器203、所述第二偏振旋转器204的第二波导205、微环谐振器206以及连接边缘耦合器201、偏振波束分离器202、第一偏振旋转器203、第二偏振旋转器204和微环谐振器206的第一波导207；
所述边缘耦合器201，用于接收激光源发射的特定角度的连续线偏光，并将所述连续线偏光传递给所述第一波导207；
偏振波束分离器202，用于从所述第一波导207接收所述连续线偏光，基于所述连续线偏光以特定概率选择性转化为水平偏振光或垂直偏振光；在将所述连续线偏光转化为所述水平偏振光的情况下，通过所述第二波导205将所述水平偏振光输出给所述第二偏振旋转器204；
第二偏振旋转器204，用于对接收的所述水平偏振光进行偏振旋转，得到所述垂直偏振光，向所述微环谐振器206输出垂直偏振光；
所述偏振波束分离器202，还用于在将所述连续线偏光输出转化为所述垂直偏振光的情况下，通过所述第二波导将所述垂直偏振光输出给第一偏振旋转器203；
第一偏振旋转器203，用于保持接收的所述垂直偏振光的偏振态不发生变化，向所述微环谐振器206输出所述垂直偏振光；
所述微环谐振器206，用于基于从所述第一波导207获取的所述垂直偏振光，产生垂直偏振态的光子对，并将所述垂直偏振态的光子对逆时钟输出给所述第一偏振旋转器203或顺时钟输出给所述第二偏振旋转器204；
所述第一偏振旋转器203，还用于在接收到所述垂直偏振态的光子对的情况下，保持接收的所述垂直偏振态的光子对的偏振态不发生变化，向所述偏振波束分离器202输出所述垂直偏振态的光子对；
所述第二偏振旋转器204，还用于在接收到所述垂直偏振态的光子对的情况下，对所述垂直偏振态的光子对进行偏振旋转，得到所述水平偏振态的光子对，向所述所述偏振波束分离器202输出所述水平偏振态的光子对；
所述偏振波束分离器202，还用于接收所述垂直偏振态的光子对或水平偏振态的光子对；对所述正交偏振态的光子对进行相干叠加，得到所述纠缠光子对；
所述边缘耦合器201，还用于输出所述纠缠光子对。
可以理解的是，第一偏振旋转器203可以为偏振分离器。
在一些可能的实施方式中特定概率可以是50％。
在本申请实施例中，通过偏振波束分离器以第一概率选择性将连续线偏光转化为水平偏振光或垂直偏振光，并在将所述连续线偏光转换为所述水平偏振光的情况下，通过第二波导将所述水平偏振光输出给所述第二偏振旋转器，第二偏振旋转器对接收的所述水平偏振光进行偏振旋转，得到所述垂直偏振光，向所述微环谐振器输出垂直偏振光；在将所述连续线偏光转换为所述垂直偏振光的情况下，通过所述第二波导将所述垂直偏振光输出给第一偏振旋转器，保持接收的所述垂直偏振光的偏振态不发生变化，向微环谐振器输出垂直偏振光；微环谐振器基于从所述第一波导获取的垂直偏振光，产生垂直偏振态的光子对，并将垂直偏振态的光子对以输出给第一偏振旋转器或第二偏振旋转器，第一偏振旋转器在接收到所述垂直偏振态的光子对的情况下，保持接收的垂直偏振态的光子对的偏振态不发生变化，向所述偏振波束分离器输出所述垂直偏振态的光子对；第二偏振旋转器在接收到所述垂直偏振态的光子对的情况下，对垂直偏振态的光子对进行偏振旋转，得到水平偏振态的光子对，向所述偏振波束分离器输出所述水平偏振态的光子对；偏振波束分离器接收垂直偏振态的光子对或水平偏振态的光子对；对正交偏振态的光子对进行相干叠加，得到纠缠光子对。如此，可以通过偏振分离器和偏振旋转器实现对光子对的偏振态的控制，使得光子对在偏振分离器的同一输出口实现正交偏振态相干叠加，得到纠缠光子对。
图3为本申请实施例提供的又一种片上光子纠缠源的组成结构示意图，如图3所示，该片上光子纠缠源30包括：边缘耦合器301、偏振分离装置302、微环谐振器303、连接在所述偏振分离装置302与所述微环谐振器303之间的耦合器304以及同时连接所述边缘耦合器301、所述偏振分离装置302和所述微环谐振器303和所述耦合器304的第一波导305；
所述边缘耦合器301，用于接收激光源发射的特定角度的连续线偏光，并将所述连续线偏光传递给所述第一波导305；
所述偏振分离装置302，用于从所述第一波导305接收所述连续线偏光，将所述连续线偏光转化为垂直偏振光；
所述耦合器304，用于通过所述第一波导将所述垂直偏振光输出给锗硅光功率监测器，使得基于所述锗硅光功率监测器的输出信号，能够通过调节所述激光源与所述边缘耦合器301的相对位置使得所述边缘耦合器301的耦合效率最高；
所述微环谐振器303，用于基于从所述第一波导305获取的所述垂直偏振光，产生垂直偏振态的光子对，并将所述垂直偏振态的光子对通过所述第一波导305输出给所述偏振分离装置302；
所述偏振分离装置302，还用于从所述第一波导305接收所述微环谐振器303产生的垂直偏振态的光子对；对所述垂直偏振态的光子对的偏振态进行旋转，得到正交偏振态的光子对；对所述正交偏振态的光子对进行相干叠加，得到纠缠光子对；
所述边缘耦合器301，还用于输出所述纠缠光子对。
在一些可能的实施方式中，耦合器304可以是99:1的耦合器。即，耦合器304输出1％的垂直偏振光至锗硅光功率监测器。
本申请实施例中，通过在偏振分离装置与微环谐振器之间设置耦合器，通过与耦合器连接的锗硅光功率监测器的输出信号，使得通过调节所述激光源与所述边缘耦合器的耦合相对位置使得所述边缘耦合器的耦合效率最高。
在一些可能的实现方式中，在片外的泵浦激光源与片上的光子纠缠源(边缘耦合器)之间设置密集型波分复用和循环器，以使得通过密集型光波复用可以滤除纠缠光子对中的泵浦光信号，得到光子纠缠源，即，边缘耦合器能够输出光子纠缠源。
在本申请实施例中，基于已有的Sagnac环制备纠缠源(entanglement source)技术，提出一种单片硅基集成方案，实现偏振/能量时间超级纠缠源。基于自发四波混频(Spontaneous Four Wave Mixing)技术，硅微环常用来产生光子对。通过利用偏振分离器(Polarization Beam Splitter，PBS)，和偏振旋转器(Polarization Splitter Rotator，PSR)对光子的偏振进行控制，使得光子对在偏振器的同一输出口实现偏振正交相干叠加态。另一方面，由于自发四波混频过程满足能量守恒定律，产生的光子对具备能量时间纠缠特性。因此，搭配适当的连续激光源，Sagnac环硅基器件能产生偏振/能量时间超级纠缠源。
图4为本申请实施例提供的一种片上光子纠缠源中信号的传播流向示意图，如图4所示，一束45°(度)连续线偏光从偏振分离器(Polarization Beam Splitter，PBS)401的a端口输入，以50％的概率选择通过PBS 401的b端口输出横向电场(Transverse Electric，TE)模，即垂直偏振(90°偏振)光给偏振旋转器(Polarization Splitter Rotator，PSR)1402；以50％的概率选择通过PBS401的c端口输出横向磁(Transverse Magnetic，TM)模，即水平偏振(0°偏振)光给PSR2 403；TE模式的光通过PSR1 402保持TE模式的光的偏振态不变，从PSR1 402的d端口输出TE模式的光；TM模式的光通过PSR2 403对TM模式的光的偏振方向进行旋转，得到TE模式的光，从PSR2 403的e端口输出该TE模式的光；从PSR1 402的d端口输出的TE模式的光经过耦合器404，将99％的TE模式的光输出给微环谐振器(Micro RingResonator，MRR)406，将1％的TE模式的光输出给锗硅光功率监测器Monitor Photodiode，MPD)405；从PSR2 403的e端口输出的TE模式的光直接输出给MRR 406；MRR 406基于获取的TE模式的光生成垂直偏振态的光子对；当垂直偏振态的光子对(逆时钟)通过PSR1 402时，保持偏振态不变，输出垂直偏振态的光子对给PBS 401的b端口；当垂直偏振态的光子对(顺时钟)通过PSR2 403时，发生偏振态旋转，得到水平偏振态的光子对并输出给PBS 401的c端口；PBS 401通过a端口输出垂直偏振态光子对或水平偏振态光子对进行相干叠加后得到的纠缠光子对。
其中，45°连续线偏光是通过片外偏振调节和相位补偿得到的，45°线偏光PBS 401得到的TE分量和TM分量的相对相位为0，TM分量和TM分量的总的量子态的光子可参见公式(1)；
公式(1)中的，|H>表示水平偏振，|V>表示垂直偏振，下标p表示泵浦。
在45°连续线偏光经过PBS 401后，|V>偏振态的泵浦光子从PBS 401的b端口输出，|H>偏振态泵浦光子从PBS 401的c端口输出。两种偏振态光子随后分别对应输入PSR1 402和PSR2 403，光子|Vp>在输出口d，其偏振态保持不变，光子|Hp>在输出口e，其偏振态旋转90°，即变成|V>偏振态的光子。环路中|V>偏振态的泵浦光经过耦合器404后，99％的|V>偏振态的泵浦光输出给MRR 406；1％的|V>偏振态的泵浦光输出给MPD 405，可以根据MPD 405的读数调节泵浦光源与边缘耦合器的相对位置，使得边缘耦合器的耦合效率最高。
泵浦光子对|Vp>|Vp>经过MRR 406后，由自发四波混频产生垂直偏振态的光子对|Vs>|Vi>。其中，s，i分别表示信号光和闲频光。此过程满足能量、动量守恒。
垂直偏振态的光子对|Vs>|Vi>分别沿顺时针方向和逆时针方向两个方向进行传播。垂直偏振态的光子对|Vs>|Vi>顺时针方向传播参见图5a，其中，垂直偏振态的光子对|Vs>|Vi>经过PSR2 503，得到水平偏振态的光子对|Hs>|Hi>；垂直偏振态的光子对|Vs>|Vi>逆时针方向传播参见图5b，其中，垂直偏振态的光子对|Vs>|Vi>经过PSR1 502，保持偏振态不变，输出仍为垂直偏振态的光子对|Vs>|Vi>。水平偏振态的光子对|Hs>|Hi>或垂直偏振态的光子对|Vs>|Vi>，即两种正交偏振态的光子对经过PBS 401，发生相干叠加，在PBS 401的a端口(输入输出同一端口)输出偏振纠缠态的光子对参见公式(2)；
从PBS 401的a端口输出的光中包含泵浦光，可以利用片外密集波分复用密集型光波复用(Dense Wavelength Division Multiplexing，DWDM)将泵浦光滤掉。
由于自发四波混频过程满足能量守恒，所以产生的光子对存在频率强相关：
2ωp＝ωs+ωi (3)；
其中，ωp表示泵浦光子的频率，ωs和ωs分别表示信号光子和闲频光子的频率。
并且光子是成对产生，表明其强相关的时间特性，所以光子对的能量时间纠缠是自然存在的。如此可以产生偏振/能量时间超级纠缠光子对。
在上述实施例的基础上，本申请实施例提供了一种产生片上光子纠缠源的方法，应用于上述所述的片上光子纠缠源，如图6所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S601：边缘耦合器接收激光源发射的特定角度的连续线偏光，并将所述连续线偏光传递给所述第一波导；
步骤S602：偏振分离装置从所述第一波导接收所述连续线偏光，将所述连续线偏光转化为垂直偏振光；
步骤S603：微环谐振器基于从所述第一波导获取的所述垂直偏振光，产生垂直偏振态的光子对，并将所述垂直偏振态的光子通过所述第一波导输出给所述偏振分离装置；
步骤S604：所述偏振分离装置从所述第一波导接收所述垂直偏振态的光子对，对所述垂直偏振态的光子对的偏振态进行旋转，得到正交偏振态的光子对，对所述正交偏振态的光子对进行相干叠加，得到纠缠光子对；
步骤S605：所述边缘耦合器输出所述纠缠光子对。
本申请实施例还提供了另一种产生片上光子纠缠源的方法，应用于上述所述的片上光子纠缠源，所述方法包括以下步骤：
步骤701：边缘耦合器接收激光源发射的特定角度的连续线偏光，并将所述连续线偏光传递给所述第一波导；
步骤702：偏振波束分离器从所述第一波导接收所述连续线偏光，基于所述连续线偏光以特定概率选择性转化为水平偏振光或垂直偏振光；在将所述连续线偏光转化为所述水平偏振光的情况下，通过所述第二波导将所述水平偏振光输出给所述第二偏振旋转器；
步骤703：所述第二偏振旋转器对接收的所述水平偏振光进行偏振旋转，得到所述垂直偏振光，向所述微环谐振器输出垂直偏振光；
步骤704：所述偏振波束分离器在将所述连续线偏光转化为所述垂直偏振光的情况下，通过所述第二波导将所述垂直偏振光输出给第一偏振旋转器；
步骤S705：所述第一偏振旋转器保持接收的所述垂直偏振光的偏振态不发生变化，向所述微环谐振器输出所述垂直偏振光；
步骤706：微环谐振器基于从所述第一波导获取的所述垂直偏振光，产生垂直偏振态的光子对，并将所述垂直偏振态的光子通过所述第一波导输出给所述偏振第一偏振旋转器或第二偏振旋转器；
步骤S707：第一偏振旋转器在接收到所述垂直偏振态的光子对的情况下，保持接收的所述垂直偏振态的光子对的偏振态不发生变化，向所述偏振波束分离器输出所述垂直偏振态的光子对；
步骤S708：第二偏振旋转器在接收到所述垂直偏振态的光子对的情况下，对所述垂直偏振态的光子对进行偏振旋转，得到水平偏振态的光子对，向所述偏振波束分离器输出所述水平偏振态的光子对
步骤709：所述偏振波束分离器接收所述垂直偏振态的光子对或水平偏振态的光子对，得到所述正交偏振态的光子对；对所述正交偏振态的光子对进行相干叠加，得到所述纠缠光子对；
步骤710：所述边缘耦合器输出所述纠缠光子对。
在一些可能的实施方式中，所述方法还包括：连接在所述偏振分离装置与所述微环谐振器耦合器之间的耦合器将所述垂直偏振光输出给锗硅光功率监测器，使得基于所述锗硅光功率监测器的输出信号，能够通过调节所述激光源与所述边缘耦合器的相对位置使得所述边缘耦合器的耦合效率最高。
在一些实施例中，本申请实施例提供的装置具有的功能或包含的模块可以用于执行上文方法实施例描述的方法，其实现可以参照上文方法实施例的描述，为了简洁，这里不再赘述。
上文对各个实施例的描述倾向于强调各个实施例之间的不同之处，其相同或相似之处可以互相参考，为了简洁，本文不再赘述。
本申请所提供的各方法实施例中所揭露的方法，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例。
本申请所提供的各产品实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的产品实施例。
本申请所提供的各方法或设备实施例中所揭露的特征，在不冲突的情况下可以任意组合，得到新的方法实施例或设备实施例。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述的方法。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的实施方式，上述的实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本申请的保护之内。

Claims (9)

1.一种片上光子纠缠源，其特征在于，包括：边缘耦合器、偏振分离装置、微环谐振器以及同时连接所述边缘耦合器、所述偏振分离装置和所述微环谐振器的第一波导；
所述边缘耦合器，用于接收激光源发射的连续光，并将所述连续光传递给所述第一波导；
所述偏振分离装置，用于从所述第一波导接收所述连续光，将所述连续光转化为垂直偏振光，所述偏振分离装置包括偏振波束分离器，所述连续光经过所述偏振波束分离器输出的水平偏振分量和垂直偏振分量的光强相等；
所述微环谐振器，用于基于从所述第一波导获取的所述垂直偏振光，产生垂直偏振态的光子对，并将所述垂直偏振态的光子对通过所述第一波导输出给所述偏振分离装置；
所述偏振分离装置，还用于从所述第一波导接收所述垂直偏振态的光子对；对所述垂直偏振态的光子对的偏振态进行旋转，得到正交偏振态的光子对；对所述正交偏振态的光子对进行相干叠加，得到纠缠光子对，所述纠缠光子对同时为偏振纠缠和能量时间纠缠的光子对；
所述边缘耦合器，还用于输出所述纠缠光子对。
2.根据权利要求1所述的片上光子纠缠源，其特征在于，所述偏振分离装置包括第一偏振旋转器、第二偏振旋转器和连接所述偏振波束分离器、所述第一偏振旋转器、所述第二偏振旋转器的第二波导；所述偏振波束分离器、所述第一偏振旋转器和所述第二偏振旋转器均与所述第一波导连接；
所述偏振波束分离器，用于从所述第一波导接收所述连续光，基于所述连续光以第一概率选择性转换为水平偏振光或垂直偏振光；
所述偏振波束分离器，还用于在将所述连续光转换为所述水平偏振光的情况下，通过所述第二波导将所述水平偏振光输出给所述第二偏振旋转器；
所述第二偏振旋转器，用于对接收的所述水平偏振光进行偏振旋转，得到所述垂直偏振光，向所述微环谐振器输出所述垂直偏振光；
所述偏振波束分离器，还用于在将所述连续光转化为所述垂直偏振光的情况下，通过所述第二波导将所述垂直偏振光输出给第一偏振旋转器；
所述第一偏振旋转器，用于保持接收的所述垂直偏振光的偏振态不发生变化，向所述微环谐振器输出所述垂直偏振光。
3.根据权利要求2所述的片上光子纠缠源，其特征在于，所述微环谐振器，用于基于从所述第一波导获取的所述垂直偏振光，产生垂直偏振态的光子对，并将所述垂直偏振态的光子对输出给所述第一偏振旋转器或所述第二偏振旋转器；
所述第一偏振旋转器，还用于在接收到所述垂直偏振态的光子对的情况下，保持接收的所述垂直偏振态的光子对的偏振态不发生变化，向所述偏振波束分离器输出所述垂直偏振态的光子对；
所述第二偏振旋转器，还用于在接收到所述垂直偏振态的光子对的情况下，对所述垂直偏振态的光子对进行偏振旋转，得到水平偏振态的光子对，向所述偏振波束分离器输出所述水平偏振态的光子对；
所述偏振波束分离器，还用于接收所述垂直偏振态的光子对或所述水平偏振态的光子对，得到所述正交偏振态的光子对；对所述正交偏振态的光子对进行相干叠加，得到所述纠缠光子对。
4.根据权利要求2所述的片上光子纠缠源，其特征在于，所述第一偏振旋转器为偏振分离器。
5.根据权利要求1至4任一项所述的片上光子纠缠源，其特征在于，还包括：连接在所述偏振分离装置与所述微环谐振器之间的耦合器；所述耦合器与所述第一波导连接；
所述耦合器，用于通过所述第一波导将所述垂直偏振光输出给锗硅光功率监测器，通过观测所述锗硅光功率监测器的输出信号调节所述激光源与所述边缘耦合器的相对位置，使得所述边缘耦合器的耦合效率达到最高。
6.根据权利要求1至4任一项所述的片上光子纠缠源，其特征在于，所述垂直偏振态的光子对包括垂直偏振态的信号光子和闲频光子。
7.一种片上光子纠缠源的制备方法，应用于权利要求1至6任一项所述的片上光子纠缠源，其特征在于，所述方法包括：
边缘耦合器接收激光源发射的连续光，并将所述连续光传递给第一波导；
偏振分离装置从所述第一波导接收所述连续光，将所述连续光转化为垂直偏振光，所述偏振分离装置包括偏振波束分离器，所述连续光经过所述偏振波束分离器输出的水平偏振分量和垂直偏振分量的光强相等；
微环谐振器基于从所述第一波导获取的所述垂直偏振光，产生垂直偏振态的光子对，并将所述垂直偏振态的光子对通过所述第一波导输出给所述偏振分离装置；
所述偏振分离装置从所述第一波导接收所述垂直偏振态的光子对，对所述垂直偏振态的光子对的偏振态进行旋转，得到正交偏振态的光子对，对所述正交偏振态的光子对进行相干叠加，得到纠缠光子对，所述纠缠光子对同时为偏振纠缠和能量时间纠缠的光子对；
所述边缘耦合器输出所述纠缠光子对。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述偏振分离装置包括第一偏振旋转器、第二偏振旋转器和连接所述偏振波束分离器、所述第一偏振旋转器、所述第二偏振旋转器的第二波导；所述偏振分离装置从所述第一波导接收所述连续光，将所述连续光转化为垂直偏振光，包括：
所述偏振波束分离器从所述第一波导接收所述连续光，基于所述连续光以第一概率选择性转化为水平偏振光或垂直偏振光；所述偏振波束分离器在将所述连续光转化为所述水平偏振光的情况下，通过所述第二波导将所述水平偏振光输出给所述第二偏振旋转器；所述第二偏振旋转器对接收的所述水平偏振光进行偏振旋转，得到所述垂直偏振光，向所述微环谐振器输出所述垂直偏振光；
所述偏振波束分离器在将所述连续光转化为所述垂直偏振光的情况下，通过所述第二波导将所述垂直偏振光输出给所述第一偏振旋转器；所述第一偏振旋转器保持接收的所述垂直偏振光的偏振态不发生变化，向所述微环谐振器输出所述垂直偏振光。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述微环谐振器基于从所述第一波导获取的所述垂直偏振光，产生垂直偏振态的光子对，并将所述垂直偏振态的光子对通过所述第一波导输出给所述偏振分离装置，包括：
所述微环谐振器基于从所述第一波导获取的所述垂直偏振光，产生垂直偏振态的光子对，并将所述垂直偏振态的光子对输出给所述第一偏振旋转器或所述第二偏振旋转器；
对应地，所述偏振分离装置从所述第一波导接收所述垂直偏振态的光子对，对所述垂直偏振态的光子对的偏振态进行旋转，得到正交偏振态的光子对，对所述正交偏振态的光子对进行相干叠加，得到纠缠光子对，包括：
所述第一偏振旋转器在接收到所述垂直偏振态的光子对的情况下，保持接收的所述垂直偏振态的光子对的偏振态不发生变化，向所述偏振波束分离器输出所述垂直偏振态的光子对；
所述第二偏振旋转器在接收到所述垂直偏振态的光子对的情况下，对所述垂直偏振态的光子对进行偏振旋转，得到水平偏振态的光子对，向所述偏振波束分离器输出所述水平偏振态的光子对；
所述偏振波束分离器接收所述垂直偏振态的光子对或所述水平偏振态的光子对，得到所述正交偏振态的光子对；对所述正交偏振态的光子对进行相干叠加，得到所述纠缠光子对。
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