KR102489029B1 - Quantum target detection device using combination of classical light and quantum light and method thereof - Google Patents

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Abstract

고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치는 결맞음 상태의 고전광을 방사하는 제1 광발생기, 양자 상태의 시그널 모드와 아이들러 모드를 포함하는 양자광을 방사하는 제2 광발생기, 상기 고전광의 S 편광을 물체를 향해 투과시키고 상기 시그널 모드의 P 편광을 상기 물체를 향해 반사시키는 제1 빔가르개, 상기 아이들러 모드를 검출하는 제1 검출기, 상기 물체에 반사된 고전광을 검출하는 제2 검출기, 및 상기 물체에 반사된 시그널 모드를 검출하는 제3 검출기를 포함한다.A quantum object detection device using a combination of high light and quantum light includes a first light generator emitting high light in a coherent state, a second light generator emitting quantum light including a signal mode of a quantum state and an idler mode, A first beam splitter that transmits S-polarized light toward an object and reflects P-polarized light of the signal mode toward the object, a first detector that detects the idler mode, and a second detector that detects the high light reflected by the object , and a third detector for detecting a signal mode reflected by the object.

Description

고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치 및 그 방법{QUANTUM TARGET DETECTION DEVICE USING COMBINATION OF CLASSICAL LIGHT AND QUANTUM LIGHT AND METHOD THEREOF}Quantum object detection device and method using a combination of classical light and quantum light

본 발명은 양자 물체 탐지 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for detecting a quantum object, and more particularly, to an apparatus and method for detecting a quantum object using a combination of high light and quantum light.

물체 탐지(target detection)는 결맞음(coherence) 상태의 고전광을 이용하여 원거리에 물체가 있는지 확인하는 방법이다. 반면, 양자 물체 탐지(quantum target detection)는 얽힘(entanglement) 상태의 양자광을 이용하여 원거리에 물체가 있는지 확인하는 방법이다. Target detection is a method of determining whether there is an object at a long distance using coherent high light. On the other hand, quantum target detection is a method of determining whether there is an object at a distance using quantum light in an entanglement state.

양자광은 물체에 보내는 시그널 모드와 보관되는 아이들러 모드로 나누어진다. 양자 물체 탐지는 물체에 반사되어 되돌아온 시그널 모드를 검출기로 측정하여 보관되어 있는 아이들러 모드와 함께 데이터 처리하여 물체를 탐지한다. 양자광의 물체 탐지 성능은 고전광의 물체 탐지 성능보다 우수하지만, 시그널 모드의 세기를 고전광 만큼의 세기로 만들 수 없다는 단점이 있다. 또한, 고전광을 이용한 물체 탐지는 빔의 세기 조절이 용이하여 양자 물체 탐지에 비하여 원거리 탐지에는 유리하지만 탐지 민감도가 양자 물체 탐지보다 떨어지는 단점이 있다.Quantum light is divided into a signal mode that is sent to an object and an idler mode that is stored. In quantum object detection, a signal mode reflected from an object and returned is measured by a detector, and the object is detected by processing the data together with the stored idler mode. The object detection performance of quantum light is superior to that of classical light, but there is a disadvantage that the intensity of the signal mode cannot be made as strong as that of classical light. In addition, object detection using high light is advantageous for long-distance detection compared to quantum object detection because it is easy to adjust the beam intensity, but has a disadvantage in that detection sensitivity is lower than quantum object detection.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 고전광과 양자광을 동시에 이용하여 물체를 탐지할 수 있는 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치 및 그 방법을 제공함에 있다.A technical problem to be solved by the present invention is to provide a quantum object detection device and method using a combination of classical light and quantum light capable of detecting an object using both classical light and quantum light at the same time.

본 발명의 일 실시예에 따른 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치는 결맞음 상태의 고전광을 방사하는 제1 광발생기, 양자 상태의 시그널 모드와 아이들러 모드를 포함하는 양자광을 방사하는 제2 광발생기, 상기 고전광의 S 편광을 물체를 향해 투과시키고 상기 시그널 모드의 P 편광을 상기 물체를 향해 반사시키는 제1 빔가르개, 상기 아이들러 모드를 검출하는 제1 검출기, 상기 물체에 반사된 고전광을 검출하는 제2 검출기, 및 상기 물체에 반사된 시그널 모드를 검출하는 제3 검출기를 포함한다. A quantum object detection device using a combination of high light and quantum light according to an embodiment of the present invention includes a first light generator emitting high light in a coherent state, and a quantum light including a signal mode and an idler mode of a quantum state. A second light generator, a first beam splitter that transmits the S-polarized light of the high light toward an object and reflects the P-polarized light of the signal mode toward the object, a first detector that detects the idler mode, A second detector detects the high light, and a third detector detects the signal mode reflected by the object.

상기 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치는 상기 물체에 반사된 고전광을 상기 제2 검출기로 투과시키고 상기 물체에 반사된 시그널 모드를 상기 제3 검출기로 반사시키는 제2 빔가르개를 더 포함할 수 있다. The quantum object detection device using the combination of the classical light and the quantum light includes a second beam splitter that transmits the high light reflected from the object to the second detector and reflects the signal mode reflected from the object to the third detector. can include more.

상기 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치는 상기 제1 빔가르개를 통과하여 상기 물체를 향해 진행하는 고전광과 시그널 모드가 방사되는 범위 또는 방향을 조절하는 가변 초점 렌즈부를 더 포함할 수 있다. The quantum object detection device using a combination of the high light and the quantum light may further include a variable focus lens unit for adjusting a range or direction in which the high light and the signal mode that pass through the first beam splitter and proceed toward the object are radiated. can

상기 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치는 상기 제1 광발생기와 상기 제2 광발생기를 제어하여 상기 고전광과 상기 양자광이 동시에 방사되도록 하여 상기 물체를 탐지하고, 탐지 결과에 따라 상기 고전광과 상기 양자광 중 어느 하나를 2차적으로 방사할 2차광으로 선택하는 제어기를 더 포함할 수 있다. The quantum object detection device using the combination of the classical light and the quantum light controls the first light generator and the second light generator to simultaneously emit the classical light and the quantum light to detect the object, and according to the detection result The controller may further include a controller that selects one of the classical light and the quantum light as secondary light to be emitted secondarily.

상기 제어기는 상기 물체가 저반사율을 갖는 경우 상기 2차광으로써 상기 양자광을 선택할 수 있다. The controller may select the quantum light as the secondary light when the object has low reflectivity.

상기 제어기는 상기 가변 초점 렌즈부를 제어하여 상기 2차광의 탐지 영역을 줄여서 설정할 수 있다. The controller may control the variable focus lens unit to reduce and set the detection area of the secondary light.

상기 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치는 상기 제1 광발생기와 상기 제1 빔가르개 사이에 위치하고, 상기 고전광의 S 편광을 투과시키는 제1 편광자를 더 포함할 수 있다.The quantum object detection device using the combination of the classical light and the quantum light may further include a first polarizer disposed between the first light generator and the first beam splitter and transmitting S-polarized light of the classical light.

상기 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치는 상기 제2 광발생기와 상기 제1 빔가르개 사이에 위치하고, 상기 시그널 모드의 P 편광을 투과시키는 제2 편광자를 더 포함할 수 있다. The quantum object detection device using the combination of the classical light and the quantum light may further include a second polarizer positioned between the second light generator and the first beam splitter and transmitting the P-polarized light of the signal mode.

본 발명의 다른 실시예에 따른 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 방법은 결맞음 상태의 고전광과 양자 상태의 시그널 모드와 아이들러 모드를 포함하는 양자광을 동시에 방사하는 단계, 물체에 반사된 고전광과 상기 물체에 반사된 시그널 모드를 측정하여 상기 물체를 탐지하는 단계, 상기 탐지 결과에 따라 2차적으로 방사할 2차광으로 상기 고전광과 상기 양자광 중 어느 하나를 선택하는 단계, 및 상기 2차광을 방사하여 상기 물체를 재탐지하는 단계를 포함한다. A method for detecting a quantum object using a combination of classical light and quantum light according to another embodiment of the present invention includes the steps of simultaneously emitting high-coherence light and quantum light including a signal mode and an idler mode of a quantum state, Detecting the object by measuring the classical light and the signal mode reflected by the object, selecting one of the classical light and the quantum light as secondary light to be emitted secondarily according to the detection result, and and re-detecting the object by emitting secondary light.

상기 물체가 저반사율을 갖는 경우 상기 2차광으로써 상기 양자광을 선택할 수 있다. When the object has low reflectivity, the quantum light may be selected as the secondary light.

가변 초점 렌즈를 이용하여 상기 2차광의 탐지 영역을 줄여서 방사할 수 있다. A variable focus lens may be used to reduce the detection area of the secondary light and emit it.

상기 고전광의 S 편광을 상기 물체를 향해 투과시키고 상기 시그널 모드의 P 편광을 상기 물체를 향해 반사시키는 제1 빔가르개를 통해 상기 고전광과 상기 시그널 모드가 상기 물체를 향해 동시에 동일한 광경로 상으로 진행할 수 있다.Through a first beam splitter that transmits the S-polarized light of the high light toward the object and reflects the P-polarized light of the signal mode toward the object, the high light and the signal mode simultaneously travel toward the object on the same optical path. can proceed

상기 S 편광을 투과시키고 상기 P 편광을 반사하는 제2 빔가르개를 이용하여 상기 물체에 반사된 고전광과 상기 물체에 반사된 시그널 모드를 분리할 수 있다.The high light reflected from the object and the signal mode reflected from the object may be separated by using a second beam splitter that transmits the S-polarized light and reflects the P-polarized light.

본 발명의 실시예에 따른 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치 및 그 방법은 고전광과 양자광을 동시에 이용하여 물체를 탐지할 수 있고, 고전광과 양자광을 선택적으로 사용하여 물체 탐지 성능을 향상시킬 수 있다.An apparatus and method for detecting a quantum object using a combination of classical light and quantum light according to an embodiment of the present invention can detect an object using both classical light and quantum light at the same time, and can selectively use both classical light and quantum light to detect an object. Detection performance can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고전광과 양자광을 이용한 양자 물체 탐지 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점 렌즈를 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 고전광과 양자광의 탐지 민감도를 비교하여 나타낸 그래프이다.1 is a block diagram illustrating a quantum object detection device using classical light and quantum light according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating a quantum object detection device using a combination of classical light and quantum light according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary diagram illustrating a variable focus lens according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method for detecting a quantum object using a combination of classical light and quantum light according to an embodiment of the present invention.
5 is a graph showing comparison of detection sensitivities of classical light and quantum light.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily carry out the present invention. This invention may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.In order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.

또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, throughout the specification, when a certain component is said to "include", it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고전광과 양자광을 이용한 양자 물체 탐지 장치를 나타내는 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a quantum object detection device using classical light and quantum light according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 고전광과 양자광을 이용한 양자 물체 탐지 장치는 제1 광발생기(11), 제2 광발생기(12), 광선택부(13), 제1 검출기(14), 제2 검출기(15) 및 데이터 처리기(16)를 포함한다.Referring to FIG. 1, a quantum object detection device using high light and quantum light includes a first light generator 11, a second light generator 12, a light selector 13, a first detector 14, and a second light generator 11. Detector 15 and data processor 16.

제1 광발생기(11)는 결맞음 상태의 고전광을 방사한다. 제1 광발생기(11)는 결맞음 상태의 고전광을 방사할 수 있는 He-Ne 레이저 장치, Ar 레이저 장치, 반도체 레이저 장치 등을 포함할 수 있다. 제1 광발생기(11)는 고전광을 물체(200)를 향해 방사할 수 있다.The first light generator 11 emits high-intensity light in a coherent state. The first light generator 11 may include a He-Ne laser device, an Ar laser device, a semiconductor laser device, and the like capable of emitting high-intensity light in a coherent state. The first light generator 11 may emit high-intensity light toward the object 200 .

제2 광발생기(12)는 양자 상관관계인 얽힘을 갖는 양자 상태의 양자광을 방사한다. 제2 광발생기(12)는 비선형 결정을 이용하여 시그널 모드와 아이들러 모드의 양자광을 생성할 수 있다. 시그널 모드와 아이들러 모드는 양자 상관관계인 얽힘을 갖는 양자 상태일 수 있고, 이를 이중 모드 진공 압축(two-mode squeezed vacuum, TMSV)이라 한다. 제2 광발생기(12)는 시그널 모드를 물체(200)를 향해 방사하고, 아이들러 모드를 제1 검출기(14)로 방사할 수 있다. The second light generator 12 emits quantum light in a quantum state having entanglement, which is a quantum correlation. The second light generator 12 may generate quantum light of a signal mode and an idler mode using a nonlinear crystal. The signal mode and the idler mode may be quantum states having entanglement, which is a quantum correlation, and this is called two-mode squeezed vacuum (TMSV). The second light generator 12 may emit a signal mode toward the object 200 and an idler mode toward the first detector 14 .

광선택부(13)는 제1 광발생기(11)의 고전광 방사 및 제2 광발생기(12)의 양자광 방사를 선택적으로 제어할 수 있다. 즉, 광선택부(13)는 고전광 및 양자광이 동시에 물체(200)를 향해 방사되도록 제어하거나, 또는 고전광 및 양자광 중 어느 하나가 물체(200)를 향해 방사되도록 제어할 수 있다. The light selector 13 may selectively control emission of high-level light from the first light generator 11 and emission of quantum light from the second light generator 12 . That is, the light selector 13 may control both the classical light and the quantum light to be radiated toward the object 200 at the same time, or control one of the classical light and the quantum light to be radiated toward the object 200 .

제1 검출기(14)는 아이들러 모드를 검출한다. 제2 검출기(15)는 물체(200)에 의해 반사된 고전광 및 시그널 모드를 검출한다. The first detector 14 detects the idler mode. The second detector 15 detects the high light reflected by the object 200 and the signal mode.

데이터 처리기(16)는 제1 검출기(14)에 검출된 아이들러 모드의 광량과 제2 검출기(15)에서 검출된 시그널 모드의 광량의 상관관계를 산출하여 물체(200)의 이미지를 생성할 수 있다. 데이터 처리기(16)는 제2 검출기(15)에서 검출된 고전광의 광량을 이용하여 물체(200)의 이미지를 생성할 수 있다. 데이터 처리기(16)는 물체(200)의 이미지를 생성함으로써 물체(200)를 탐지할 수 있다.The data processor 16 may generate an image of the object 200 by calculating a correlation between the amount of light in the idler mode detected by the first detector 14 and the amount of light in the signal mode detected by the second detector 15. . The data processor 16 may generate an image of the object 200 using the amount of high light detected by the second detector 15 . Data processor 16 may detect object 200 by generating an image of object 200 .

양자 물체 탐지 장치는 제1 광발생기(11)와 제2 광발생기(12)를 이용하여 고전광과 양자광을 물체(200)를 향해 개별로 방사하고, 고전광과 양자광을 개별로 검출하여 물체(200)를 탐지할 수 있다. 이후, 양자 물체 탐지 장치는 광선택부(13)로 제1 광발생기(11) 또는 제2 광발생기(12) 중 하나를 선택하여 물체(200)를 세부적으로 탐지할 수 있다. The quantum object detection device separately emits classical light and quantum light toward an object 200 using a first light generator 11 and a second light generator 12, and separately detects the classical light and quantum light. The object 200 may be detected. Thereafter, the quantum object detection device may detect the object 200 in detail by selecting either the first light generator 11 or the second light generator 12 as the light selector 13 .

구체적으로, 고전광은 빔의 세기 조절이 용이하여 원거리 탐지에 유리하지만 탐지 민감도가 떨어지는 반면, 양자광은 빔의 세기를 고전광 만큼의 세기로 만들 수 없지만 탐지 민감도가 우수하다. 탐지 민감도는 양자 피셔(Fisher) 정보의 제곱근의 역수에 비례하며, 수학식 1과 같이 정의된다. Specifically, classical light is advantageous for long-distance detection because it is easy to adjust the beam intensity, but has low detection sensitivity, whereas quantum light cannot make the beam intensity as high as that of classical light, but has excellent detection sensitivity. The detection sensitivity is proportional to the reciprocal of the square root of the quantum Fisher information, and is defined as in Equation 1.

Figure 112021049916983-pat00001
Figure 112021049916983-pat00001

여기서, Δη은 탐지 민감도, FQ는 양자 피셔 정보, ρη은 측정 직전 빔 상태, Lη는 측정 장치의 정보를 주는 객체, |Ψ>m과 |Ψ>n 은 측정 직전 빔의 고유 상태들(eigenstates), pn과 pm은 측정 직전 빔의 고유 값들(eigenvalues)을 나타낸다.Here, Δη is the detection sensitivity, F Q is the quantum Fisher information, ρ η is the beam state immediately before measurement, L η is an object giving information of the measurement device, and |Ψ> m and |Ψ> n are the eigenstates of the beam immediately before measurement (eigenstates), p n and p m represent eigenvalues of the beam immediately before measurement.

양자 피셔 정보에 해당되는 변수를 물체(200)의 반사율(η)로 정의하고, 이때 반사율이 0에 가깝다고 가정한다. 열잡음(thermal noise)이 많은 환경에서 고전광에 해당되는 결맞음 상태를 이용하여 물체(200)를 탐지할 때 얻을 수 있는 최적의 탐지 민감도(Fcoh)는 수학식 2와 같이 주어진다. A variable corresponding to the quantum Fisher information is defined as the reflectance (η) of the object 200, and it is assumed that the reflectance is close to zero. The optimal detection sensitivity (F coh ) that can be obtained when the object 200 is detected using a coherent state corresponding to high light in an environment with a lot of thermal noise is given by Equation 2.

Figure 112021049916983-pat00002
Figure 112021049916983-pat00002

여기서, Ns는 물체(200)에 보내는 결맞음 상태의 평균 광자수를 의미하고, Nb는 열잡음에 의하여 발생하는 열 상태(thermal state)의 평균 광자수를 의미한다.Here, N s means the average number of photons in a coherent state sent to the object 200, and N b means the average number of photons in a thermal state generated by thermal noise.

얽힘 상태의 양자광으로, 이중 모드 진공 압축 상태를 이용하여 물체(200)를 탐지할 때 얻을 수 있는 최적의 탐지 민감도(FTMSV)는 수학식 3과 같이 주어진다.The optimal detection sensitivity (F TMSV ) that can be obtained when the object 200 is detected using the dual mode vacuum compression state with quantum light in an entangled state is given by Equation 3.

Figure 112021049916983-pat00003
Figure 112021049916983-pat00003

열잡음이 많고 물체(200)에 보내는 평균 광자수가 작다고 가정하면, 이중 모드 진공 압축 상태가 결맞음 상태보다 최대 2배까지 탐지 민감도가 좋아질 수 있다는 것을 유추할 수 있다. Assuming that the thermal noise is large and the average number of photons sent to the object 200 is small, it can be inferred that the dual mode vacuum compression state can improve detection sensitivity up to twice as much as the coherent state.

각각의 입력상태를 물체 탐지에 이용하는 연구가 있었지만, 결맞음 상태와 이중 모드 진공 압축 상태를 동시에 보내는 방법에 대해서는 연구된 바가 없다. 이중 모드 진공 압축 상태는 현재 가능한 기술로 평균 광자수가 대략 7.4개 밖에 되지 못하여 대기 중에 모두 산란될 확률이 높지만, 결맞음 상태는 레이저 출력에 비례하기 때문에 수십배 이상의 평균 광자수를 가질 수 있어 대기 중에서 더 멀리 날아갈 수 있다.Although there have been studies using each input state for object detection, there has been no study on a method of simultaneously sending a coherent state and a dual-mode vacuum compression state. The dual-mode vacuum compression state is a currently available technology, and the average number of photons is only about 7.4, so there is a high probability that all of them will be scattered in the atmosphere. can fly

따라서, 양자 물체 탐지 장치는 물체(200)가 원거리에 위치한 경우 제1 광발생기(11)를 선택하여 물체(200)를 탐지하고, 물체(200)가 근거리에 위치한 경우 제2 광발생기(12)를 선택하여 물체(200)를 탐지할 수 있다. Therefore, the quantum object detection device detects the object 200 by selecting the first light generator 11 when the object 200 is located at a long distance, and detects the object 200 by selecting the second light generator 12 when the object 200 is located at a short distance. It is possible to detect the object 200 by selecting .

다만, 이러한 양자 물체 탐지 장치는 광원과 측정 장치 간의 전산화가 되지 않아 수동으로 고전광과 양자광을 선택하여 세부적인 탐지를 수행해야 할 수 있다.However, since computerization between a light source and a measuring device is not performed in such a quantum object detection device, detailed detection may have to be performed by manually selecting high light and quantum light.

이하, 도 2 내지 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치 및 그 방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a quantum object detection device and method using a combination of classical light and quantum light according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 to 4 .

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치를 나타내는 블록도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가변 초점 렌즈를 나타내는 예시도이다.2 is a block diagram illustrating a quantum object detection device using a combination of classical light and quantum light according to an embodiment of the present invention. 3 is an exemplary diagram illustrating a variable focus lens according to an embodiment of the present invention.

도 2 및 3을 참조하면, 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치는 제1 광발생기(110), 제2 광발생기(120), 광학부(130), 제1 검출기(140), 제2 검출기(151), 제3 검출기(152) 및 제어기(160)를 포함한다. 2 and 3, a quantum object detection device using a combination of classical light and quantum light includes a first light generator 110, a second light generator 120, an optical unit 130, a first detector 140, It includes a second detector 151, a third detector 152 and a controller 160.

광학부(130)는 고전광과 양자광을 동시에 물체(200)를 향해 방사하고 물체(200)에 반사된 고전광과 양자광을 동시에 측정할 수 있도록 한다. 이를 위해, 광학부(130)는 제1 빔가르개(131), 가변 초점 렌즈부(132), 제2 빔가르개(133), 제1 편광자(134) 및 제2 편광자(135)를 포함할 수 있다. The optical unit 130 simultaneously emits the classical light and the quantum light toward the object 200 and simultaneously measures the classical light and the quantum light reflected by the object 200 . To this end, the optical unit 130 includes a first beam splitter 131, a variable focus lens unit 132, a second beam splitter 133, a first polarizer 134 and a second polarizer 135. can do.

제1 광발생기(110)는 결맞음 상태의 고전광을 방사한다. 제1 광발생기(110)는 결맞음 상태의 고전광을 방사할 수 있는 He-Ne 레이저 장치, Ar 레이저 장치, 반도체 레이저 장치 등을 포함할 수 있다. The first light generator 110 emits high-intensity light in a coherent state. The first light generator 110 may include a He-Ne laser device, an Ar laser device, a semiconductor laser device, and the like capable of emitting high light in a coherent state.

제2 광발생기(120)는 양자 상관관계인 얽힘을 갖는 양자 상태의 양자광을 방사한다. 양자광은 시그널 모드와 아이들러 모드를 포함한다. 제2 광발생기(120)는 비선형 결정을 이용하여 시그널 모드와 아이들러 모드의 양자광을 생성할 수 있다. 비선형 결정의 일예로 BBO(Beta barium borate) 결정이 있다. 시그널 모드는 수직 방향으로 편광된 P 편광이고, 아이들러 모드는 수평 방향으로 편광된 S 편광일 수 있다. P 편광의 편광 방향은 S 편광의 편광 방향과 직교할 수 있다. The second light generator 120 emits quantum light in a quantum state having entanglement, which is a quantum correlation. Quantum light includes a signal mode and an idler mode. The second light generator 120 may generate quantum light of a signal mode and an idler mode using a nonlinear crystal. An example of a nonlinear crystal is a beta barium borate (BBO) crystal. The signal mode may be P-polarized light polarized in a vertical direction, and the idler mode may be S-polarized light polarized in a horizontal direction. A polarization direction of P-polarized light may be orthogonal to a polarization direction of S-polarized light.

제1 빔가르개(131)는 광경로 상에서 제1 광발생기(110)와 물체(200) 사이, 그리고 제2 광발생기(120)와 물체(200) 사이에 위치할 수 있다. 제1 빔가르개(131)는 S 편광만을 투과시키고 P 편광을 반사하는 편광형 빔가르개일 수 있다. The first beam splitter 131 may be positioned between the first light generator 110 and the object 200 and between the second light generator 120 and the object 200 on the optical path. The first beam splitter 131 may be a polarization type beam splitter that transmits only S-polarized light and reflects P-polarized light.

제1 편광자(134)는 광경로 상에서 제1 광발생기(110)와 제1 빔가르개(131) 사이에 위치할 수 있다. 제1 편광자(134)는 수평 방향으로 편광된 S 편광을 투과시키는 편광자일 수 있다. 즉, 제1 광발생기(110)에서 방사되는 고전광의 수평 방향의 S 편광만이 제1 편광자(134)를 통과하여 제1 빔가르개(131)에 입사될 수 있다. 실시예에 따라, 제1 편광자(134)는 생략될 수 있으며, 제1 광발생기(110)에서 방사되는 고전광이 바로 제1 빔가르개(131)에 입사될 수도 있다.The first polarizer 134 may be positioned between the first light generator 110 and the first beam splitter 131 on the optical path. The first polarizer 134 may transmit horizontally polarized S-polarized light. That is, only S-polarized light in the horizontal direction of high light emitted from the first light generator 110 may pass through the first polarizer 134 and be incident on the first beam splitter 131 . Depending on the embodiment, the first polarizer 134 may be omitted, and high light emitted from the first light generator 110 may be directly incident on the first beam splitter 131 .

제2 편광자(135)는 광경로 상에서 제2 광발생기(120)와 제1 빔가르개(131) 사이에 위치할 수 있다. 제2 편광자(135)는 수직 방향으로 편광된 P 편광을 투과시키는 편광자일 수 있다. 즉, 제2 광발생기(120)에서 방사되는 P 편광의 시그널 모드가 제2 편광자(135)를 통과하여 제1 빔가르개(131)에 입사될 수 있다. 실시예에 따라, 제2 편광자(135)는 생략될 수 있으며, 제2 광발생기(120)에서 방사되는 P 편광의 시그널 모드가 바로 제1 빔가르개(131)에 입사될 수도 있다.The second polarizer 135 may be positioned between the second light generator 120 and the first beam splitter 131 on the optical path. The second polarizer 135 may transmit P-polarized light polarized in a vertical direction. That is, the P-polarized signal mode emitted from the second light generator 120 may pass through the second polarizer 135 and be incident on the first beam splitter 131 . Depending on the embodiment, the second polarizer 135 may be omitted, and the P-polarized signal mode emitted from the second light generator 120 may be directly incident on the first beam splitter 131 .

제1 광발생기(110)에서 방사되는 고전광은 제1 빔가르개(131)의 제1 입사면으로 입사되고, 제1 빔가르개(131)는 고전광의 S 편광을 물체(200)를 향해 투과시킬 수 있다. 제2 광발생기(120)에서 방사되는 P 편광인 시그널 모드는 제1 빔가르개(131)의 제2 입사면으로 입사되고, 제1 빔가르개(131)는 시그널 모드의 P 편광을 물체(200)를 향해 반사시킬 수 있다. 제1 빔가르개(131)를 통해 물체(200)로 진행하는 고전광은 S 편광이고 시그널 모드는 P 편광이므로, 고전광과 시그널 모드가 동시에 제1 빔가르개(131)에 입사되어 물체(200)를 향해 동시에 동일한 광경로 상으로 진행하더라도 서로 간의 간섭이 최소화될 수 있다.The high light emitted from the first light generator 110 is incident on the first incident surface of the first beam splitter 131, and the first beam splitter 131 directs the S-polarized light of the high light toward the object 200. can permeate. The P-polarized signal mode emitted from the second light generator 120 is incident to the second incident surface of the first beam splitter 131, and the first beam splitter 131 emits P-polarized light of the signal mode to an object ( 200) can be reflected. Since the high light passing through the first beam splitter 131 to the object 200 is S-polarized and the signal mode is P-polarized, the high light and the signal mode are simultaneously incident on the first beam splitter 131 and the object ( 200), interference with each other can be minimized even if they travel on the same optical path at the same time.

가변 초점 렌즈부(132)는 광경로 상에서 제1 빔가르개(131)와 물체(200) 사이에 위치할 수 있다. 가변 초점 렌즈부(132)는 제1 빔가르개(131)를 통과해 물체(200)를 향해 진행하는 고전광과 시그널 모드가 방사되는 범위 또는 방향을 조절한다. 도 3에 예시한 바와 같이 가변 초점 렌즈부(132)는 초점이 서로 다른 복수의 가변 초점 렌즈(132a, 132b)로 이루어질 수 있다. 고전광과 시그널 모드가 가변 초점 렌즈부(132)의 어느 가변 초점 렌즈(132a, 132b)로 입사되느냐에 따라 고전광과 시그널 모드가 방사되는 범위 또는 방향(탐지 영역)이 결정될 수 있다. The variable focus lens unit 132 may be positioned between the first beam splitter 131 and the object 200 on the optical path. The variable focus lens unit 132 controls the range or direction in which the high light passing through the first beam splitter 131 toward the object 200 and the signal mode are radiated. As illustrated in FIG. 3 , the variable focus lens unit 132 may include a plurality of variable focus lenses 132a and 132b having different focal points. Depending on which of the variable focus lenses 132a and 132b of the variable focus lens unit 132 the high light and the signal mode are incident, a range or direction (detection area) in which the high light and the signal mode are emitted may be determined.

제2 빔가르개(133)는 광경로 상에서 물체(200)와 제2 검출기(151) 사이, 그리고 물체(200)와 제3 검출기(152) 사이에 위치할 수 있다. 제2 빔가르개(133)는 S 편광만을 투과시키고 P 편광을 반사하는 편광형 빔가르개일 수 있다. 물체(200)에 반사된 고전광은 제2 빔가르개(133)로 입사되고, 제2 빔가르개(133)는 입사되는 고전광을 제2 검출기(151)로 투과시킬 수 있다. 물체(200)에 반사된 시그널 모드는 제2 빔가르개(133)로 입사되고, 제2 빔가르개(133)는 입사되는 시그널 모드를 제3 검출기(152)로 반사시킬 수 있다. 즉, 제2 빔가르개(133)는 동일한 광경로 상으로 진행하는 고전광과 시그널 모드를 분리할 수 있다. The second beam splitter 133 may be positioned between the object 200 and the second detector 151 and between the object 200 and the third detector 152 on the optical path. The second beam splitter 133 may be a polarization type beam splitter that transmits only S-polarized light and reflects P-polarized light. The high beam reflected from the object 200 is incident on the second beam splitter 133 , and the second beam splitter 133 may transmit the high beam incident to the second detector 151 . The signal mode reflected by the object 200 is incident to the second beam splitter 133, and the second beam splitter 133 may reflect the incident signal mode to the third detector 152. That is, the second beam splitter 133 may separate the high light traveling on the same optical path and the signal mode.

제1 검출기(140)는 아이들러 모드를 검출하고, 검출된 아이들러 모드의 광량을 제어기(160)에 전달한다.The first detector 140 detects the idler mode and transmits the detected amount of light in the idler mode to the controller 160 .

제2 검출기(151)는 물체(200)에 반사된 고전광을 검출하고, 검출된 고전광의 광량을 제어기(160)에 전달한다. The second detector 151 detects the high beam reflected by the object 200 and transfers the detected high beam intensity to the controller 160 .

제3 검출기(152)는 물체(200)에 반사된 시그널 모드를 검출하고, 검출된 시그널 모드의 광량을 제어기(160)에 전달한다. The third detector 152 detects the signal mode reflected by the object 200 and transfers the detected light amount of the signal mode to the controller 160 .

제어기(160)는 제1 광발생기(110)와 제2 광발생기(120)를 제어하여 고전광과 양자광이 동시에 방사되도록 할 수 있다. 고전광과 양자광이 동시에 방사되더라도 광학부(130)에 의해 서로 간의 간섭이 최소화되므로, 제어기(160)는 고전광에 의한 물체(200)의 이미지와 양자광에 의한 물체(200)의 이미지를 동시에 측정할 수 있다. 제어기(160)는 제1 검출기(140) 및 제3 검출기(152)에서 검출된 광량의 상관관계를 산출하여 물체(200)의 이미지를 생성할 수 있으며, 제2 검출기(151)에서 검출된 광량을 이용하여 물체(200)의 이미지를 생성할 수 있다.The controller 160 may control the first light generator 110 and the second light generator 120 so that the classical light and the quantum light are emitted simultaneously. Even if the high light and the quantum light are emitted simultaneously, interference between them is minimized by the optical unit 130, so the controller 160 converts the image of the object 200 by the high light and the image of the object 200 by the quantum light. can be measured simultaneously. The controller 160 may generate an image of the object 200 by calculating a correlation between the amount of light detected by the first detector 140 and the third detector 152, and the amount of light detected by the second detector 151. An image of the object 200 may be generated using .

제어기(160)는 가변 초점 렌즈부(132)를 제어하여 고전광과 시그널 모드의 빔 방향을 조절할 수 있다. 즉, 제어기(160)는 가변 초점 렌즈부(132)를 이루는 복수의 가변 초점 렌즈(132a, 132b) 중 어느 하나에 고전광 또는 시그널 모드가 입사되도록 하여 방사 범위 또는 방향(탐지 영역)을 조절할 수 있다. 이에 대하여, 도 4를 참조하여 설명한다.The controller 160 may control the variable focus lens unit 132 to adjust beam directions of high light and signal modes. That is, the controller 160 allows high light or signal mode to be incident on one of the plurality of variable focus lenses 132a and 132b constituting the variable focus lens unit 132 to adjust the radiation range or direction (detection area). there is. This will be described with reference to FIG. 4 .

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 방법을 나타내는 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method for detecting a quantum object using a combination of classical light and quantum light according to an embodiment of the present invention.

도 4를 참조하면, 제어기(160)는 1차적으로 고전광과 양자광이 동시에 방사되도록 한다(S110). 즉, 제어기(160)는 제1 광발생기(110)와 제2 광발생기(120)를 제어하여 고전광과 양자광이 동시에 방사되도록 할 수 있다. 제1 빔가르개(131)를 통해 고전광과 시그널 모드가 물체(200)를 향해 동시에 동일한 광경로 상으로 진행할 수 있다.Referring to FIG. 4 , the controller 160 primarily causes the classical light and the quantum light to be radiated simultaneously (S110). That is, the controller 160 may control the first light generator 110 and the second light generator 120 so that the classical light and the quantum light are emitted simultaneously. Through the first beam splitter 131 , the high light and the signal mode can travel toward the object 200 simultaneously on the same optical path.

제2 검출기(151)는 물체(200)에 반사되어 입사되는 고전광을 측정하고, 제3 검출기(152)는 물체(200)에 반사되어 입사되는 시그널 모드(양자광)를 측정한다(S120). 물체(200)에 반사된 고전광과 시그널 모드는 제2 빔가르개(133)를 통해 분리되어 제2 검출기(151) 및 제3 검출기(152)로 입사될 수 있다. 제어기(160)는 제1 검출기(140) 및 제3 검출기(152)에서 검출된 광량의 상관관계를 산출하여 물체(200)의 이미지를 생성하고, 제2 검출기(151)에서 검출된 광량을 이용하여 물체(200)의 이미지를 생성함으로써 물체(200)를 탐지할 수 있다.The second detector 151 measures high light that is reflected and incident on the object 200, and the third detector 152 measures the signal mode (quantum light) that is reflected and incident on the object 200 (S120). . The high light reflected by the object 200 and the signal mode may be separated through the second beam splitter 133 and incident to the second detector 151 and the third detector 152 . The controller 160 generates an image of the object 200 by calculating a correlation between the amount of light detected by the first detector 140 and the third detector 152, and uses the amount of light detected by the second detector 151. It is possible to detect the object 200 by generating an image of the object 200 by doing so.

제어기(160)는 물체(200)를 탐지한 후 탐지 결과에 따라 2차적으로 방사할 2차광을 선택한다(S130). 물체(200)가 아주 먼 거리에 있는 경우에는 고전광만이 물체(200)에 반사되어 측정될 것이며, 이러한 경우 제어기(160)는 2차광으로써 고전광을 선택할 수 있다. 물체(200)가 가까운 거리에 있음에도 불구하고 물체(200)가 저반사율을 갖는 경우 고전광으로 물체(200)가 측정되지 않고 양자광만으로 물체(200)가 측정될 것이며, 이러한 경우 제어기(160)는 2차광으로써 양자광을 선택할 수 있다. 고전광과 양자광 모두로 물체(200)가 측정될 수 있으며, 이러한 경우 제어기(160)는 2차광으로써 양자광을 선택할 수 있다.After detecting the object 200, the controller 160 selects secondary light to be emitted secondarily according to the detection result (S130). When the object 200 is very far away, only the high light will be reflected and measured by the object 200. In this case, the controller 160 may select the high light as the secondary light. If the object 200 has low reflectance even though the object 200 is at a short distance, the object 200 will not be measured with high light and the object 200 will be measured only with quantum light. In this case, the controller 160 can select quantum light as secondary light. The object 200 can be measured with both the classical light and the quantum light, and in this case, the controller 160 can select the quantum light as the secondary light.

제어기(160)는 가변 초점 렌즈부(132)를 제어하여 2차광의 빔 방향을 조절한다(S140). 즉, 제어기(160)는 가변 초점 렌즈부(132)를 이루는 복수의 가변 초점 렌즈(132a, 132b) 중 어느 하나에 고전광 또는 시그널 모드, 또는 고전광과 시그널 모드가 입사되도록 하여 2차광의 방사 범위 또는 방향(탐지 영역)을 조절할 수 있다. 제어기(160)는 더욱 세밀한 탐사를 위하여 2차광의 방사 범위 또는 방향(탐지 영역)을 좁게 줄여서 설정할 수 있다. The controller 160 controls the variable focus lens unit 132 to adjust the beam direction of the secondary light (S140). That is, the controller 160 causes the high light or the signal mode, or the high light and the signal mode to be incident on one of the plurality of variable focus lenses 132a and 132b constituting the variable focus lens unit 132 to emit secondary light. You can adjust the range or direction (detection area). The controller 160 may narrowly set the radiation range or direction (detection area) of the secondary light for more detailed exploration.

제어기(160)는 2차광을 방사 범위 또는 방향(탐지 영역)을 설정한 후 2차광을 방사하여 물체(200)에 반사된 2차광을 측정한다(S150). 2차광의 방사 범위 또는 방향(탐지 영역)을 좁게 줄여서 물체(200)를 재탐지함에 따라 물체(200)가 더욱 세밀하게 탐지될 수 있다. 즉, 제어기(160)는 2차광으로 고전광을 선택하고 고전광의 방사 범위 또는 방향(탐지 영역)을 좁혀서 물체(200)를 재탐지할 수 있다. 또는 제어기(160)는 2차광으로 양자광을 선택하고 시그널 모드의 방사 범위 또는 방향(탐지 영역)을 좁혀서 물체(200)를 재탐지할 수 있다. The controller 160 measures the secondary light reflected by the object 200 by emitting the secondary light after setting the radiation range or direction (detection area) of the secondary light (S150). As the object 200 is re-detected by narrowing the emission range or direction (detection area) of the secondary light, the object 200 can be more precisely detected. That is, the controller 160 may re-detect the object 200 by selecting the high light as the secondary light and narrowing the radiation range or direction (detection area) of the high light. Alternatively, the controller 160 may re-detect the object 200 by selecting the quantum light as the secondary light and narrowing the radiation range or direction (detection area) of the signal mode.

제어기(160)는 빔 방향을 조절하는 과정(S140)과 2차광을 방사하고 측정하는 과정(S150)을 반복하여 수행될 수 있으며, 반복 횟수가 증가할수록 방사 범위 또는 방향(탐지 영역)은 점차적으로 좁아질 수 있다. The controller 160 may repeatedly perform the process of adjusting the beam direction (S140) and the process of emitting and measuring secondary light (S150), and as the number of repetitions increases, the radiation range or direction (detection area) gradually increases. can be narrowed

이하, 도 5를 참조하여 고전광과 양자광의 탐지 민감도를 시뮬레이션한 결과에 대하여 설명한다. Hereinafter, results obtained by simulating detection sensitivities of classical light and quantum light will be described with reference to FIG. 5 .

도 5는 고전광과 양자광의 탐지 민감도를 비교하여 나타낸 그래프이다. 5 is a graph showing comparison of detection sensitivities of classical light and quantum light.

도 5를 참조하면, 고전광과 양자광의 물체 탐지 민감도를 시그널 모드의 평균 광자수에 따라 비교하였다. 열잡음에 의하여 발생하는 노이즈의 평균 광자수는 시그널 모드의 평균 광자수보다 아주 많다는 일반적인 가정 하에, 탐지 민감도를 양자 피셔 정보로 기술하였다. 열잡음의 평균 광자수(Nb)는 30으로 고정하고, 시그널 모드의 평균 광자수가 0에서 1까지 변할 때, 앞서 언급한 수학식 2와 수학식 3을 이용하여 고전광과 양자광의 탐지 민감도(Δη)를 비교하였다. 해당 예시는 단일 모드만을 고려하여 탐지 민감도의 차이가 낮지만, 실제 실험에서는 여러 모드를 이용하므로 탐지 민감도(Δη)의 차이가 커질 수 있다. 단일 모드에서 민감도의 차이가 0.1 일 때 모드의 개수가 10,000개라면, 양자광의 민감도는 고전광의 민감도보다 100배만큼 좋아진다. 따라서 민감도가 떨어지지만 시그널 평균 광자수를 쉽게 올릴 수 있는 고전광은 멀리 있는 물체를 탐지하는데 사용되고, 시그널 평균 광자수는 낮지만 민감도는 훨씬 좋은 양자광은 근거리의 저반사율 물체를 탐지 또는 고해상도 이미징에 사용될 수 있다. Referring to FIG. 5 , object detection sensitivities of classical light and quantum light were compared according to the average number of photons in the signal mode. Under the general assumption that the average number of photons in the noise generated by thermal noise is much greater than the average number of photons in the signal mode, the detection sensitivity is described as quantum Fisher information. When the average number of photons (N b ) of thermal noise is fixed at 30 and the average number of photons in the signal mode varies from 0 to 1, the detection sensitivity of classical light and quantum light (Δη) is calculated using Equations 2 and 3. ) were compared. Although the difference in detection sensitivity is low in this example by considering only a single mode, the difference in detection sensitivity (Δη) may be large because multiple modes are used in an actual experiment. If the difference in sensitivity in a single mode is 0.1 and the number of modes is 10,000, the sensitivity of quantum light is 100 times better than that of classical light. Therefore, classical light, which is less sensitive but can easily raise the signal average photon count, is used to detect distant objects, and quantum light, which has a lower signal average photon count but is much more sensitive, is used for detecting low-reflectance objects at short distances or for high-resolution imaging. can be used

지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The drawings and detailed description of the present invention referred to so far are only examples of the present invention, which are only used for the purpose of explaining the present invention, and are used to limit the scope of the present invention described in the meaning or claims. It is not. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

11: 제1 광발생기 12: 제2 광발생기
13: 광선택부 14: 제1 검출기
15: 제2 검출기 16: 데이터 처리기
110: 제1 광발생기 120: 제2 광발생기
130: 광학부 131: 제1 빔가르개
132: 가변 초점 렌즈부 133: 제2 빔가르개
134: 제1 편광자 135: 제2 편광자
140: 제1 검출기 151: 제2 검출기
152: 제3 검출기 160: 제어기11: first light generator 12: second light generator
13: light selection unit 14: first detector
15: second detector 16: data processor
110: first light generator 120: second light generator
130: optical unit 131: first beam splitter
132: variable focus lens unit 133: second beam splitter
134: first polarizer 135: second polarizer
140: first detector 151: second detector
152: third detector 160: controller

Claims (13)

결맞음 상태의 고전광을 방사하는 제1 광발생기;
양자 상태의 시그널 모드와 아이들러 모드를 포함하는 양자광을 방사하는 제2 광발생기;
상기 고전광의 S 편광을 물체를 향해 투과시키고 상기 시그널 모드의 P 편광을 상기 물체를 향해 반사시키는 제1 빔가르개;
상기 아이들러 모드를 검출하는 제1 검출기;
상기 물체에 반사된 고전광을 검출하는 제2 검출기; 및
상기 물체에 반사된 시그널 모드를 검출하는 제3 검출기를 포함하는 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치.a first light generator emitting high-intensity light in a coherent state;
a second light generator emitting quantum light including a signal mode and an idler mode of a quantum state;
a first beam splitter that transmits the S-polarized light of the high light toward an object and reflects the P-polarized light of the signal mode toward the object;
a first detector detecting the idler mode;
a second detector for detecting high intensity light reflected by the object; and
A quantum object detection device using a combination of classical light and quantum light including a third detector for detecting a signal mode reflected by the object. 제1 항에 있어서,
상기 물체에 반사된 고전광을 상기 제2 검출기로 투과시키고 상기 물체에 반사된 시그널 모드를 상기 제3 검출기로 반사시키는 제2 빔가르개를 더 포함하는 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치.According to claim 1,
Quantum object detection using a combination of classical light and quantum light further comprising a second beam splitter for transmitting the classical light reflected from the object to the second detector and reflecting the signal mode reflected from the object to the third detector Device. 제1 항에 있어서,
상기 제1 빔가르개를 통과하여 상기 물체를 향해 진행하는 고전광과 시그널 모드가 방사되는 범위 또는 방향을 조절하는 가변 초점 렌즈부를 더 포함하는 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치.According to claim 1,
A quantum object detection device using a combination of classical light and quantum light, further comprising a variable focus lens unit for adjusting a range or direction in which the high light passing through the first beam splitter and the signal mode are radiated toward the object. 제3 항에 있어서,
상기 제1 광발생기와 상기 제2 광발생기를 제어하여 상기 고전광과 상기 양자광이 동시에 방사되도록 하여 상기 물체를 탐지하고, 탐지 결과에 따라 상기 고전광과 상기 양자광 중 어느 하나를 2차적으로 방사할 2차광으로 선택하는 제어기를 더 포함하는 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치.According to claim 3,
Controlling the first light generator and the second light generator so that the classical light and the quantum light are simultaneously emitted to detect the object, and secondarily emit one of the classical light and the quantum light according to a detection result A quantum object detection device using a combination of classical light and quantum light, further comprising a controller for selecting secondary light to be emitted. 제4 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 물체가 저반사율을 갖는 경우 상기 2차광으로써 상기 양자광을 선택하는 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치.According to claim 4,
Wherein the controller selects the quantum light as the secondary light when the object has low reflectance, a quantum object detection device using a combination of classical light and quantum light. 제4 항에 있어서,
상기 제어기는 상기 가변 초점 렌즈부를 제어하여 상기 2차광의 탐지 영역을 줄여서 설정하는 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치.According to claim 4,
The controller controls the variable focus lens unit to reduce and set the detection area of the secondary light. 제1 항에 있어서,
상기 제1 광발생기와 상기 제1 빔가르개 사이에 위치하고, 상기 고전광의 S 편광을 투과시키는 제1 편광자를 더 포함하는 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치.According to claim 1,
A quantum object detection device using a combination of classical light and quantum light, further comprising a first polarizer disposed between the first light generator and the first beam splitter and transmitting S-polarized light of the classical light. 제1 항에 있어서,
상기 제2 광발생기와 상기 제1 빔가르개 사이에 위치하고, 상기 시그널 모드의 P 편광을 투과시키는 제2 편광자를 더 포함하는 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 장치.According to claim 1,
A quantum object detection device using a combination of classical light and quantum light, further comprising a second polarizer positioned between the second light generator and the first beam splitter and transmitting P polarized light of the signal mode. 결맞음 상태의 고전광과 양자 상태의 시그널 모드와 아이들러 모드를 포함하는 양자광을 동시에 방사하는 단계;
물체에 반사된 고전광과 상기 물체에 반사된 시그널 모드를 측정하여 상기 물체를 탐지하는 단계;
상기 탐지 결과에 따라 2차적으로 방사할 2차광으로 상기 고전광과 상기 양자광 중 어느 하나를 선택하는 단계; 및
상기 2차광을 방사하여 상기 물체를 재탐지하는 단계를 포함하는 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 방법.Simultaneously emitting quantum light including high light in a coherent state and signal mode and idler mode in a quantum state;
detecting the object by measuring the high light reflected by the object and the signal mode reflected by the object;
selecting one of the classical light and the quantum light as secondary light to be emitted secondarily according to the detection result; and
A method of detecting a quantum object using a combination of classical light and quantum light, comprising the step of re-detecting the object by emitting the secondary light. 제9 항에 있어서,
상기 물체가 저반사율을 갖는 경우 상기 2차광으로써 상기 양자광을 선택하는 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 방법.According to claim 9,
A quantum object detection method using a combination of classical light and quantum light to select the quantum light as the secondary light when the object has low reflectivity. 제9 항에 있어서,
가변 초점 렌즈를 이용하여 상기 2차광의 탐지 영역을 줄여서 방사하는 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 방법.According to claim 9,
A quantum object detection method using a combination of high light and quantum light in which a detection area of the secondary light is reduced and emitted using a variable focus lens. 제9 항에 있어서,
상기 고전광의 S 편광을 상기 물체를 향해 투과시키고 상기 시그널 모드의 P 편광을 상기 물체를 향해 반사시키는 제1 빔가르개를 통해 상기 고전광과 상기 시그널 모드가 상기 물체를 향해 동시에 동일한 광경로 상으로 진행하는 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 방법.According to claim 9,
Through a first beam splitter that transmits the S-polarized light of the high light toward the object and reflects the P-polarized light of the signal mode toward the object, the high light and the signal mode simultaneously travel toward the object on the same optical path. Quantum object detection method using a combination of propagating classical light and quantum light. 제12 항에 있어서,
상기 S 편광을 투과시키고 상기 P 편광을 반사하는 제2 빔가르개를 이용하여 상기 물체에 반사된 고전광과 상기 물체에 반사된 시그널 모드를 분리하는 고전광과 양자광의 조합을 이용한 양자 물체 탐지 방법.According to claim 12,
Quantum object detection method using a combination of classical light and quantum light to separate the classical light reflected from the object and the signal mode reflected from the object using a second beam splitter that transmits the S-polarized light and reflects the P-polarized light .
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