三自由度编码单光子比特的无噪声线性放大方法

摘要

本发明公开了一种三自由度编码单光子比特的无噪声线性放大方法，通信方1制备一个在极化和双纵向动量三个自由度上同时独立编码的单光子比特，将该信号光子通过量子信道传输至通信方2；通信方2使用参量下转换纠缠源产生的不完美纠缠态作为辅助，在4个空间模式上设置放大器，将信号光子和辅助光子通入放大器进行放大；根据每个放大器内光子探测器响应情况判定放大结果；计算三自由度编码单光子比特的无噪声线性放大方法成功概率、输出态中目标态的保真度和放大因子。本发明能有效保护单光子比特避免其在长距离传输中出现光子丢失并完美保留单光子在三个自由度上的编码信息，操作便捷、且在当前实验条件下可以实现，具有高实用性并易推广。