CN212321995U - 一种单光子双自由度纠缠产生与测量实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及量子信息及通信领域，具体是涉及一种单光子双自由度纠缠产生与测量实验装置。装置包括沿光路方向依次设置的关联光子源模块和纠缠态制备模块；关联光子源模块，用于生成自旋单光子束；纠缠态制备模块，用于将自旋单光子束生成自旋轨道角动量纠缠态的单光子束，自旋轨道角动量纠缠态即双自由度纠缠。本实用新型通过单光子的自旋和轨道角动量建立信息载体，能够构建无限维希尔伯特空间，而不局限于二维希尔伯特空间，使得单光子的自旋和轨道角动量相互配合，可承载无穷个比特信息，以此提高了量子通信的应用领域。

Description

一种单光子双自由度纠缠产生与测量实验装置

技术领域

本实用新型涉及量子信息及通信领域，具体是涉及一种单光子双自由度纠缠产生与测量实验装置。

背景技术

量子纠缠作为量子物理世界中的独特资源,它的出现改变了我们信息处理的方式。在量子通信相关领域，通常将两个光子的偏振自由度作为信息载体以体现量子纠缠，但偏振自由度只在二维希尔伯特空间实现对量子的编码，因此限制了量子通信的应用领域。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种单光子双自由度纠缠产生与测量实验装置，通过引入光子轨道角动量，单个光子就可以作为信息载体，以此提高了量子通信的应用领域。

为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种单光子双自由度纠缠产生与测量实验装置，装置包括沿光路方向依次设置的关联光子源模块和纠缠态制备模块；

所述关联光子源模块，用于生成自旋单光子束；

所述纠缠态制备模块，用于将自旋单光子束生成自旋轨道角动量纠缠态的单光子束，自旋轨道角动量纠缠态即双自由度纠缠。

进一步，所述纠缠态制备模块包括沿关联光子源模块生成的自旋单光子束的光路方向依次设置的第二调制单元、轨道角动量单元；

所述第二调制单元，用于调整关联光子源模块生成的自旋单光子束的相位和光强；

所述轨道角动量单元，用于将第二调制单元射出的自旋单光子束生成自旋轨道角动量纠缠态的单光子束。

进一步，所述第二调制单元包括沿光路方向依次设置的第二四分之一波片、第二半波片和第三偏振分束器。

进一步，装置还包括量子态层析模块，所述量子态层析模块包括沿纠缠态制备模块生成的自旋轨道角动量纠缠态的单光子束的光路方向依次设置的第三透镜、第四四分之一波片、第三半波片、第四偏振分束器、第四透镜、空间光相位调制器；所述空间光相位调制器，用于和已知轨道角动量的横向相位图相互配合以获知纠缠态制备模块制备出的自旋轨道角动量单光子束的轨道角动量；

所述第三透镜和第四透镜的焦距相等，所述第三透镜和第四透镜沿光路方向的间距为两倍的该焦距；所述第三透镜和轨道角动量单元沿光路方向的间距为一倍的该焦距；所述空间光相位调制器与第四透镜沿光路方向的间距为一倍的焦距。

进一步优选的，所述量子态层析模块还包括第五透镜和第六透镜；所述空间光相位调制器与纠缠态制备模块制备出的自旋轨道角动量单光子束的光路方向之间设置有夹角，用于使空间光相位调制器对自旋轨道角动量单光子束的反射方向偏离入射方向，所述第五透镜和第六透镜沿反射方向依次设置；

所述第五透镜的焦距和第六透镜的焦距相等，且等于第三透镜的焦距和第四透镜的焦距，第五透镜和第六透镜沿反射方向的间距为两倍的该焦距，空间光相位调制器和第五透镜沿反射方向的间距为一倍的该焦距；

所述关联光子源模块生成的自旋单光子束包括两组自旋单光子束，两组自旋单光子束构成关联光子束，其中一组射入至纠缠态制备模块；该装置还包括光子探测模块，另一组自旋单光子束射入至光子探测模块；所述光子探测模块，用于获取量子态层析模块经第六透镜射出的自旋单光子束与关联光子源模块生成的另一组自旋单光子束构成的关联光子对。

进一步，所述关联光子源模块包括沿光路方向依次设置的激光器、第一调制单元、第一透镜、非线性晶体、第二透镜、第二偏振分束器；所述第二偏振分束器远离第二透镜的一侧设置有第一滤光片，所述第二偏振分束器与第一滤光片相邻的一侧设置有第二滤光片，且第二滤光片所在的光路方向与第一滤光片所在的光路方向相垂直；所述第一滤光片和第二滤光片分别用于射出自旋单光子束；

所述第一调制单元，用于调整激光器射出的单光子束的相位和光强。

进一步优选的，所述第一调制单元包括沿光路方向依次设置的第一四分之一波片、第一半波片和第一偏振分束器。

进一步，所述光子探测模块包括第一光纤准直器、第一光纤、第一单光子探测器、第二光纤准直器、第二光纤、第二单光子探测器、符合计数器；

关联光子源模块生成的自旋单光子束经第二光纤准直器、第二光纤、第二单光子探测器进入到符合计数器；量子态层析模块经第六透镜射出的自旋单光子束经第一光纤准直器、第一光纤、第一单光子探测器进入到符合计数器。

进一步优选的，所述第一光纤准直器位于第六透镜的焦点处。

进一步优选的，所述轨道角动量单元为液晶涡旋波片，且液晶涡旋波片的q值为1。

本实用新型的有益效果如下：

(1)本实用新型通过单光子的自旋和轨道角动量建立信息载体，能够构建无限维希尔伯特空间，而不局限于二维希尔伯特空间，使得单光子的自旋和轨道角动量相互配合，实现了单光子多自由度的纠缠，可承载无穷个比特信息，以此提高了量子通信的应用领域。

(2)本实用新型通过单光子的自旋和轨道角动量建立信息载体，极大的提高了量子通信系统容量和频谱利用率。同时不同拓扑荷的轨道角动量模式相互正交，减少了传输时相互间的干扰，轨道角动量拓扑荷和相位角之间的不确定关系使其具有很高的通信保密性。

(3)本实用新型的轨道角动量单元为液晶涡旋波片，能够有效的发生和调控自旋和轨道角动量的耦合过程，具有结构简单、转化效率高，且能够提高光束的质量。

本实用新型的关联光子源模块通过非线性晶体制备的关联光子对，光路简洁方便，关联光子对制备效率高。

(4)本实用新型的量子态层析模块对制备出的自旋轨道角动量单光子束进行还原，还原成自旋单光子束，该自旋单光子束与关联光子源模块输出的子旋单光子束构成关联光子对，关联光子对也可以作为信息载体。因此，本实用新型的装置能够增加信息载体的数量。

另外，本实用新型的量子态层析模块和光子探测模块相互配合，当光子探测模块中的符合计数器采集到了关联光子对，则表明纠缠态制备模块制备出了自旋轨道角动量单光子束，否则，纠缠态制备模块没有制备出自旋轨道角动量单光子束。因此本实验装置可以验证纠缠态制备模块是否制备出自旋轨道角动量单光子束。

(5)本实用新型涉及的空间光相位调制器，根据入射的自旋轨道角动量纠缠单光子束的相位，通过计算机在其液晶显示屏上加载的反向相位图对入射光束进行相位偏转调制，使纠缠光束恢复成纠缠态制备模块前的高斯光束，经探测模块收集后获取纠缠态制备模块制备出的自旋轨道角动量单光子束的轨道角动量。

(6)本实用新型采用四分之一波片、半波片和偏振分束器组合，能够获得光子束的任意稳定相位，并可调节光子束的出射光的光强。

(7)本实用新型的第五透镜、第六透镜、第三透镜和第四透镜的焦距均相等，且第三透镜和第四透镜的间距为两倍的焦距，第五透镜和第六透镜的间距也为两倍的焦距。因此，第三透镜和第四透镜构成4f成像系统，第五透镜和第六透镜也构成4f成像系统。双4f成像系统，加快单光子轨道角动量的演化过程同时增强了同空间光调制器的相互作用效果。

(8)本实用新型的轨道角动量纠缠是多维度纠缠态，相比于多光子纠缠态更容易实现，对于量子通信领域有重要意义。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构图；

图2为本实用新型的关联光子源模块的结构图；

图3为本实用新型的纠缠态制备模块的结构图；

图4为本实用新型的量子态层析模块的结构图；

图5为本实用新型的光子探测模块的结构图；

图6a、6b、6c、6d为本实用新型的光子轨道角动量的横向相位分布图；

图7a和7b为本实用新型的实验数据密度矩阵结果图。

图中标注符号的含义如下：

1-关联光子源模块 111-激光器 112-第一四分之一波片 113-第一半波片 114-第一偏振分束器 115-第一透镜 116-非线性晶体 117-第二透镜 118-第二偏振分束器119-第一滤光片 120-第二滤光片

2-纠缠态制备模块 21-第二四分之一波片 22-第二半波片 23-第三偏振分束器24-轨道角动量单元 25-第三四分之一波片

3-量子态层析模块 31-第三透镜 32-第四四分之一波片 33-第三半波片 34-第四偏振分束器 35-第四透镜 36-空间光相位调制器 37-第五透镜 38-第六透镜

4-光子探测模块 41-第一光纤准直器 42-第二光纤准直器

43-第一光纤 44-第二光纤 45-第一单光子探测器

46-第二单光子探测器 47-符合计数器

具体实施方式

以下结合实施例和说明书附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

一种单光子双自由度纠缠产生与测量实验装置，如图1所示，装置包括沿光路方向依次设置的关联光子源模块1、纠缠态制备模块2量子态层析模块3和光子探测模块4。下面分别对其进行说明：

如图2所示，关联光子源模块1包括沿光路方向依次设置的激光器111、第一四分之一波片112、第一半波片113、第一偏振分束器114、第一透镜115、非线性晶体116、第二透镜117、第二偏振分束器118；第二偏振分束器118远离第二透镜117的一侧设置有第一滤光片119，第二偏振分束器118与第一滤光片119相邻的一侧设置有第二滤光片120，且第二滤光片120所在的光路方向与第一滤光片119所在的光路方向相垂直。第一滤光片119射出第一自旋单光子束，第二滤光片120射出第二自旋单光子束。第一滤光片119和第二滤光片120均只允许波长为810nm的光通过，能够阻止波长为405nm的光通过，能够保护本装置。非线性晶体116为PPKTP晶体(磷酸钛氧钾晶体)用于产生正交偏振的关联光子对。

激光器111为一个半导体连续激光，作为泵浦光束为整个装置提供初始光束。光束的中心波长为405nm，光谱线宽小于0.06nm，输出功率可达66mW。

第一四分之一波片112、第一半波片113、第一偏振分束器114的工作波长均为405nm，波片的作用主要用于调整光束的偏振状态，第一四分之一波片112和第一半波片113组合成波片组，可将泵浦光调制至任何相位。波片组同第一偏振分束器114配合作用，可以在保持泵浦光相位稳定的同时调整出射光束的强度。405nm泵浦光经过第一四分之一波片112、第一半波片113和第一偏振分束器114的作用后，输出相位稳定光强为1mw的水平偏振光。

第一透镜115和第二透镜117为同款型号的透镜，工作波长为405nm，焦距f为100mm，第一透镜115用于将水平偏振光束汇聚至非线性晶体116的中心位置，第二透镜117用于对非线性晶体116的输出光进行准直输出。

非线性晶体116利用自发参量下转换过程，使入射至晶体的405nm泵浦光转化成810nm光，非线性晶体116射出的光为405nm和810nm的混合光束。非线性晶体116长度为15mm，非线性晶体116在光传播方向的两个端面镀有405nm和810nm波长的增透膜，在泵浦光强1mw时，纠缠光子对的产生率为40000mw-1s-1，具有较高的亮度。

第二偏振分束器118工作中心波长为810nm，其作用是当混合光束竖直入射其端面时，分离成水平偏振透射光束和竖直偏振反射光束。

第一滤光片119位于第二偏振分束器118透射光路的末端，用于接收并过滤水平偏振透射光束；第二滤光片120位于第二偏振分束器118反射光路的末端，接收竖直偏振反射光束。第一滤光片119和第二滤光片120为同型号带通滤光片，其工作中心波长为800nm，半高宽40nm，将空间光束中非单光子信号滤除，完成对光频率的滤光功能，用于提高测试系统的信噪比。

如图3所示，纠缠态制备模块2包括沿关联光子源模块1生成的自旋单光子束的光路方向依次设置的第二四分之一波片21、第二半波片22和第三偏振分束器23、轨道角动量单元24、第三四分之一波片25。轨道角动量单元24为液晶涡旋波片；液晶涡旋波片的q值为1，q为拓扑荷。

第二四分之一波片21紧跟第一滤光片119之后，接收水平偏振单光子束。

第二四分之一波片21、第二半波片22和第三偏振分束器23工作波长均为810nm，三者共同作用调节水平偏振单光子的相位和输出光强。

轨道角动量单元24又称液晶涡旋波片，光轴在空间极坐标系内周期渐变的半波片，可以将圆形偏振光(左或右)的平面波前转换为具有轨道角动量的涡旋光束，实现光子自旋角动量和轨道角动量的耦合。液晶涡旋波片中的拓扑荷q反映了光轴随着方位角变化的快慢，在本装置中轨道角动量单元24的q值为1，大小9mm×9mm。

在入射轨道角动量单元24前的轨道角动量为零，可描述如下：

|H>|l＝0>表示入射光子为水平偏振光|H>并且轨道角动量为零|l＝0>，此水平偏振光由轨道角动量为零的右旋圆偏振光|σ₊>和左旋圆偏振光构成|σ_->。

光束经过轨道角动量单元24以后，轨道角动量拓扑荷q为±1，描述如下：

|Φ⁺>表示光子经过轨道角动量单元24后的纠缠态，可由轨道角动量为1即|l＝1>的右旋偏振光|σ₊>和轨道角动量为-1即|l＝-1>的左旋偏振光组成表示|σ_->。

第三四分之一波片25的工作波长为810nm，用于改变单光子偏振态特性以优化后续偏振投影测量值。

如图4所示，量子态层析模块3包括沿光路依次设置的第三透镜31、第四四分之一波片32、第三半波片33、第四偏振分束器34、第四透镜35、空间光相位调制器36、第五透镜37和第六透镜38。轨道角动量单元24位于第三透镜31靠近轨道角动量单元24一侧的150mm处。空间光相位调制器36与纠缠态制备模块2射出的光线之间设置有夹角。

第三透镜31、第四透镜35、第五透镜37和第六透镜38为同型号透镜，具有相同焦距，本装置选择的透镜焦距参数为150mm。第三透镜31和第四透镜35构成第一4f成像系统，两者间距为两倍的透镜焦距300mm。轨道角动量单元24位于第一4f成像系统的物点，即第三透镜31置于轨道角动量单元24后150mm处，用于将从轨道角动量单元24出射的光束整形为平行光。空间光相位调制器36位于第一4f成像系统的像点，即空间光相位调制器36置于第四透镜35后150mm处，用于将经轨道角动量单元24作用后的光束更好的投射在空间光相位调制器36的液晶屏上，增强空间光相位调制器36的作用效果。

第四四分之一波片32、第三半波片33和第四偏振分束器34工作波长均为810nm，第四四分之一波片32和第三半波片33组成波片组，通过旋转长轴角度来获得任意相位光，三者共同合作用于对单光子进行自旋角动量相位偏转调制。

空间光相位调制器36通过其液晶显示屏对光束进行小角度反射和衍射处理。本装置中用于对入射的自旋-轨道角动量纠缠单光子进行轨道角动量相位偏转调制，原理是根据已知的涡旋光的角动量，加载与之共轭的反射相位掩膜板来湮没光子螺旋相位波前使其恢复高斯光束，从而判断出轨道角动量拓扑荷值q，实现轨道角动量的分布。反射相位掩膜板可通过计算机生成全息图加载至空间光相位调制器36的液晶显示屏上，从而产生相应的螺旋相位底片。

第五透镜37和第六透镜38距离为两倍的透镜焦距并构成第二4f成像系统，空间光相位调制器36位于第二4f成像系统的物点处，即第五透镜前150mm处，用于将空间光相位调制器36作用后的光束传递至第一光纤准直器41。搭建4f成像系统用于强化单光子在空间传播过程中的演化过程，缩短实验装置的长度，使实验装置结构更加简单紧凑。

如图5所示，光子探测模块4包括第一光纤准直器41、第一光纤43、第一单光子探测器45、第二光纤准直器42、第二光纤44、第二单光子探测器46、符合计数器47；

第二自旋单光子束经第二光纤准直器42、第二光纤44、第二单光子探测器46进入到符合计数器47；自旋轨道角动量纠缠态的单光子束经第一光纤准直器41、第一光纤43、第一单光子探测器45进入到符合计数器47。

第一光纤准直器41和第二光纤准直器42为相同型号的FC/PC接头的光纤准直器，工作波长范围在：750nm-1100nm，用于将高斯光束耦合进光纤中。第一光纤43和第二光纤44均为单模光纤，工作波长为810nm，单模光纤只能通过零摸，因此用于传输和过滤光子的作用。同时，第一单光子探测器45和第二单光子探测器46用于接收单光子，利用光电转换原理探测出光子的信息并传递至符合计数器47中。

符合计数器47用于符合计数。原理是采用双通道输入信号，分别接收来自第一单光子探测器45和第二单光子探测器46的输出信号，每个通道单独计数，通过显示屏主界面设置窗口时间和延时时间等参数，在设定的符合时间窗内探测脉冲到来，根据符合测量结果进行计数，即关联光子对的数量。

实施例

一种单光子双自由度纠缠产生与测量实验装置在基于以上的各模块的基础上，可实现单光子自旋-轨道角动量纠缠的产生及验证。对其进行如下的详细描述：

S1，启动激光器111，确认关联光子源模块1正常工作，由此输出水平偏振单光子，其轨道角动量为零。联合转动第二四分之一波片21和第二半波片22的长轴角度，使输出稳定相位和光强的水平偏振单光子。然后精确定位轨道角动量单元24位置使光束在相位板中心处正入射，配合调整第三四分之一波片25的长轴角度使光子处于最佳相位状态。至此完成了单光子由自旋角动量向轨道角动量的转化，轨道角动量拓扑荷q由0转化为±1；

S2，对自旋轨道角动量纠缠的单光子进行相位偏振调制，改变第四四分之一波片32和第三半波片33长轴的角度可将自旋-轨道角动量纠缠的单光子的自旋轨道角动量投影至|H>、|V>、|R>、|D>四个态上。

其中：|H>和|V>为基态，|R>和|D>为光子混合叠加态，由基态|H>和|V>叠加组合而成。

关系式为：

S3，对自旋,轨道角动量纠缠的单光子进行轨道角动量调制，计算空间光相位调制器36在其液晶显示屏上输出螺旋相位图。图6a、6b、6c、6d依次代表纠缠单光子轨道角动量，分别代表|l＝1>、|l＝-1>以及混合态|+>和|r>。

混合态|+>和|r>与的l关系为：

S4，自旋-轨道角动量纠缠的单光子经调制后，恢复还原成高斯光，调节光纤准直器的位置及角度来收集并耦合进单光子探测器，同时另一路由关联光子源模块1中的竖直偏振光子作为标记单光子也被收集并耦合至另一单光子探测器，然后两路光子产生的信号到达符合计数器进行符合测量计数。

S5，记录本实验实例的测试数据，用如下矩阵表示为:

得到的密度矩阵结果图如图7a和7b所示，图7a代表实部结果，图7b代表虚部结果通过和理想矩阵比对，经计算可知本套装置的保真度为95.57％。

Claims (10)

1.一种单光子双自由度纠缠产生与测量实验装置，其特征在于：该装置包括沿光路方向依次设置的关联光子源模块(1)和纠缠态制备模块(2)；

所述关联光子源模块(1)，用于生成自旋单光子束；

所述纠缠态制备模块(2)，用于将自旋单光子束生成自旋轨道角动量纠缠态的单光子束，自旋轨道角动量纠缠态即双自由度纠缠。

2.如权利要求1所述的单光子双自由度纠缠产生与测量实验装置，其特征在于：所述纠缠态制备模块(2)包括沿关联光子源模块(1)生成的自旋单光子束的光路方向依次设置的第二调制单元、轨道角动量单元(24)；

所述第二调制单元，用于调整关联光子源模块(1)生成的自旋单光子束的相位和光强；

所述轨道角动量单元(24)，用于将第二调制单元射出的自旋单光子束生成自旋轨道角动量纠缠态的单光子束。

3.如权利要求2所述的单光子双自由度纠缠产生与测量实验装置，其特征在于：所述第二调制单元包括沿光路方向依次设置的第二四分之一波片(21)、第二半波片(22)和第三偏振分束器(23)。

4.如权利要求2或3所述的单光子双自由度纠缠产生与测量实验装置，其特征在于：该装置还包括量子态层析模块(3)，所述量子态层析模块(3)包括沿纠缠态制备模块(2)生成的自旋轨道角动量纠缠态的单光子束的光路方向依次设置的第三透镜(31)、第四四分之一波片(32)、第三半波片(33)、第四偏振分束器(34)、第四透镜(35)、空间光相位调制器(36)；所述空间光相位调制器(36)，用于和已知轨道角动量的横向相位图相互配合以获知纠缠态制备模块(2)制备出的自旋轨道角动量单光子束的轨道角动量；

所述第三透镜(31)和第四透镜(35)的焦距相等，所述第三透镜(31)和第四透镜(35)沿光路方向的间距为两倍的该焦距；所述第三透镜(31)和轨道角动量单元(24)沿光路方向的间距为一倍的该焦距；所述空间光相位调制器(36)与第四透镜(35)沿光路方向的间距为一倍的该焦距。

5.如权利要求4所述的单光子双自由度纠缠产生与测量实验装置，其特征在于：所述量子态层析模块(3)还包括第五透镜(37)和第六透镜(38)；所述空间光相位调制器(36)与纠缠态制备模块(2)制备出的自旋轨道角动量单光子束的光路方向之间设置有夹角，用于使空间光相位调制器(36)对自旋轨道角动量单光子束的反射方向偏离入射方向，所述第五透镜(37)和第六透镜(38)沿反射方向依次设置；

所述第五透镜(37)的焦距和第六透镜(38)的焦距相等，且等于第三透镜(31)的焦距和第四透镜(35)的焦距，第五透镜(37)和第六透镜(38)沿反射方向的间距为两倍的该焦距，空间光相位调制器(36)和第五透镜(37)沿反射方向的间距为一倍的该焦距；

所述关联光子源模块(1)生成的自旋单光子束包括两组自旋单光子束，两组自旋单光子束构成关联光子束，其中一组射入至纠缠态制备模块(2)；该装置还包括光子探测模块(4)，另一组自旋单光子束射入至光子探测模块(4)；所述光子探测模块(4)，用于获取量子态层析模块(3)经第六透镜(38)射出的自旋单光子束与关联光子源模块(1)生成的另一组自旋单光子束构成的关联光子对。

6.如权利要求5所述的单光子双自由度纠缠产生与测量实验装置，其特征在于：所述关联光子源模块(1)包括沿光路方向依次设置的激光器(111)、第一调制单元、第一透镜(115)、非线性晶体(116)、第二透镜(117)、第二偏振分束器(118)；所述第二偏振分束器(118)远离第二透镜(117)的一侧设置有第一滤光片(119)，所述第二偏振分束器(118)与第一滤光片(119)相邻的一侧设置有第二滤光片(120)，且第二滤光片(120)所在的光路方向与第一滤光片(119)所在的光路方向相垂直；所述第一滤光片(119)和第二滤光片(120)分别用于射出自旋单光子束；

所述第一调制单元，用于调整激光器(111)射出的单光子束的相位和光强。

7.如权利要求6所述的单光子双自由度纠缠产生与测量实验装置，其特征在于：所述第一调制单元包括沿光路方向依次设置的第一四分之一波片(112)、第一半波片(113)和第一偏振分束器(114)。

8.如权利要求6所述的单光子双自由度纠缠产生与测量实验装置，其特征在于：所述光子探测模块(4)包括第一光纤准直器(41)、第一光纤(43)、第一单光子探测器(45)、第二光纤准直器(42)、第二光纤(44)、第二单光子探测器(46)、符合计数器(47)；

关联光子源模块(1)生成的自旋单光子束经第二光纤准直器(42)、第二光纤(44)、第二单光子探测器(46)进入到符合计数器(47)；量子态层析模块(3)经第六透镜(38)射出的自旋单光子束经第一光纤准直器(41)、第一光纤(43)、第一单光子探测器(45)进入到符合计数器(47)。

9.如权利要求8所述的单光子双自由度纠缠产生与测量实验装置，其特征在于：所述第一光纤准直器(41)位于第六透镜(38)的焦点处。

10.如权利要求2所述的单光子双自由度纠缠产生与测量实验装置，其特征在于：所述轨道角动量单元(24)为液晶涡旋波片，且液晶涡旋波片的拓扑荷q值为1。

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