单光子的倍增方法及装置

摘要

本发明提供了一种单光子的倍增方法及装置，该方法包括：获取多路第一光路和多路第二光路；在多路第一光路中查找第一目标光路；基于第一目标光路在多路第二光路中查找第二目标光路；控制第二目标光路中的声光调制器开启，以使第二目标光路中包含的反斯托克斯光子到达输出光路，其中，反斯托克斯光子为单光子。本发明中的单光子的倍增方法能够实时获取多路光路，对多路光路进行分析，当分析得到光路中包括反斯托克斯光子时，控制光路中的声光调制器开启，使得反斯托克斯到达输出光路。通过多路光路的方式能够使得单光子的产生率提高，单光子的质量也很好，缓解了传统的单光子的生成方法中，单光子的产生率低的技术问题。

权利要求

1.一种单光子的倍增方法，其特征在于，包括：

获取多路第一光路和多路第二光路，其中，所述多路第一光路中的部分光路或者全部光路包括斯托克斯光子，所述多路第二光路中的部分光路或者全部光路包括反斯托克斯光子，所述反斯托克斯光子为单光子；

在所述多路第一光路中查找第一目标光路，其中，所述第一目标光路为所述多路第一光路中包括所述斯托克斯光子的光路；

基于所述第一目标光路在所述多路第二光路中查找第二目标光路，其中，所述第二目标光路为所述多路第二光路中包括反斯托克斯光子的光路；

控制所述第二目标光路中的声光调制器开启，以使所述第二目标光路中包含的所述反斯托克斯光子到达输出光路；

其中，在获取多路第一光路和多路第二光路之前，所述方法还包括：获取反向辅助光束，其中，所述反向辅助光束的方向与所述输出光路的方向相反，且所述反向辅助光束为连续光；

依次开启所述声光调制器，以使所述反向辅助光束通过每个所述声光调制器，从而得到与每个所述声光调制器相对应的一个一级衍射光；

基于所述一级衍射光确定所述多路第二光路的方向，其中，所述多路第二光路的方向与所述一级衍射光的方向相反，所述多路第二光路的方向用于使得所述多路第二光路经过对应的所述声光调制器后能够到达所述输出光路。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，获取多路第一光路和多路第二光路，包括：分别获取一束写光和一束读光，其中，所述写光和所述读光为激光斩波之后的脉冲光中光路方向相反的两个光路；

将所述写光和所述读光照射于原子系综，以得到所述多路第一光路和所述多路第二光路，其中，所述多路第一光路和所述多路第二光路的数量相同，且一路第一光路唯一对应一路第二光路。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述多路第二光路中的每路第二光路中设置有一个声光调制器。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述第一目标光路在所述多路第二光路中查找第二目标光路，包括：根据所述多路第一光路与所述多路第二光路之间的一一对应关系，确定与所述第一目标光路所对应的所述第二光路；

将与所述第一目标光路所对应的所述第二光路作为所述第二目标光路。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述第二目标光路为多路时，控制所述第二目标光路中的声光调制器开启，以使所述第二目标光路中包含的所述反斯托克斯光子到达输出光路，包括：控制多路所述第二目标光路中的声光调制器开启，以使多路所述第二目标光路中的目的光路中包含的反斯托克斯光子能够到达所述输出光路，其中，所述目的光路为所述第二目标光路中与所述输出光路距离最近的光路。

6.一种单光子的倍增装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取多路第一光路和多路第二光路，其中，所述多路第一光路中的部分光路或者全部光路包括斯托克斯光子，所述多路第二光路中的部分光路或者全部光路包括反斯托克斯光子，所述反斯托克斯光子为单光子；

第一查找模块，用于在所述多路第一光路中查找第一目标光路，其中，所述第一目标光路为所述多路第一光路中包括所述斯托克斯光子的光路；

第二查找模块，用于基于所述第一目标光路在所述多路第二光路中查找第二目标光路，其中，所述第二目标光路为所述多路第二光路中包括反斯托克斯光子的光路；

控制模块，用于控制所述第二目标光路中的声光调制器开启，以使所述第二目标光路中包含的所述反斯托克斯光子到达输出光路；

其中，所述装置还包括：

第二获取模块，用于获取反向辅助光束，其中，所述反向辅助光束的方向与所述输出光路的方向相反，且所述反向辅助光束为连续光；

开启模块，用于依次开启所述声光调制器，以使所述反向辅助光束通过每个所述声光调制器，从而得到与每个所述声光调制器相对应的一个一级衍射光；

确定模块，用于基于所述一级衍射光确定所述多路第二光路的方向，其中，所述多路第二光路的方向与所述一级衍射光的方向相反，所述多路第二光路的方向用于使得所述多路第二光路经过对应的所述声光调制器后能够到达所述输出光路。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块包括：获取子模块，用于分别获取一束写光和一束读光，其中，所述写光和所述读光为激光斩波之后的脉冲光中光路方向相反的两个光路；

照射子模块，用于将所述写光和所述读光照射于原子系综，以得到所述多路第一光路和所述多路第二光路，其中，所述多路第一光路和所述多路第二光路的数量相同，且一路第一光路唯一对应一路第二光路。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，

所述多路第二光路中的每路第二光路中设置有一个声光调制器。

说明书

单光子的倍增方法及装置

技术领域

[0001] 本发明涉及单光子的技术领域，尤其是涉及一种单光子的倍增方法及装置。

背景技术

[0002] 单光子源在量子保密通信，量子密集编码等方面有很重要的应用。而衡量单光子源品质的一个很重要的指标是单光子是否能够按需产生。目前，无论是利用晶体的非线性效应或是利用原子的自发Raman(即，拉曼)散射作用，产生单光子的几率都是很低的，不能实现按需产生，无法满足单光子源的实际应用。

[0003] 为了得到按需产生的单光子，需要一种能够将多路空间区分的单光子耦合为空间模式一致的单路单光子源。常见的光耦合的实现方式有两种：一种是通过BS(Beam Splitter，分束器)进行光束耦合；另一种是通过PBS(Polarizing Beam Splitter，偏振光束分光器)进行光束耦合。通过BS实现的光束耦合是利用光束在BS表面的部分透射和部分反射作用进行的，这种方式的优点是在不改变光束偏振的作用下进行耦合，能够满足单光子的全同性，但是BS表面会对两束光有较大的损耗；而通过PBS实现的光束耦合是将两个正交偏振的光束通过PBS的偏振特性实现，这种方式能够高效的将两束正交偏振的光耦合在一起，但是这两束光必须是正交偏振的光，破坏了单光子的全同性。并且上述两种方法在进行单光子耦合时，会使得多光子噪声提高，大大影响生成的单光子的质量。

[0004] 综上，现有技术中的单光子的生成方法中，单光子的产生率低，并且没有一种能够高效率且高质量产生单光子源的方法。

发明内容

[0005] 有鉴于此，本发明的目的在于提供一种单光子的倍增方法及装置，以缓解现有技术中的单光子的生成方法中，单光子的产生率低，不能同时高效率且高质量产生单光子的技术问题。

[0006] 第一方面，本发明实施例提供了一种单光子的倍增方法，所述方法包括：

[0007] 获取多路第一光路和多路第二光路，其中，所述多路第一光路中的部分光路或者全部光路包括斯托克斯光子，所述多路第二光路中的部分光路或者全部光路包括反斯托克斯光子，所述反斯托克斯光子为单光子；

[0008] 在所述多路第一光路中查找第一目标光路，其中，所述第一目标光路为所述多路第一光路中包括所述斯托克斯光子的光路；

[0009] 基于所述第一目标光路在所述多路第二光路中查找第二目标光路，其中，所述第二目标光路为所述多路第二光路中包括反斯托克斯光子的光路；

[0010] 控制所述第二目标光路中的声光调制器开启，以使所述第二目标光路中包含的所述反斯托克斯光子到达输出光路。

[0011] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，获取多路第一光路和多路第二光路，包括：

[0012] 分别获取一束写光和一束读光，其中，所述写光和所述读光为激光斩波之后的脉冲光中光路方向相反的两个光路；

[0013] 将所述写光和所述读光照射于原子系综，以得到所述多路第一光路和所述多路第二光路，其中，所述多路第一光路和所述多路第二光路的数量相同，且一路第一光路唯一对应一路第二光路。

[0014] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述多路第二光路中的每路第二光路中设置有一个声光调制器。

[0015] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，在获取多路第一光路和多路第二光路之前，所述方法还包括：

[0016] 获取反向辅助光束，其中，所述反向辅助光束的方向与所述输出光路的方向相反，且所述反向辅助光束为连续光；

[0017] 依次开启所述声光调制器，以使所述反向辅助光束通过每个所述声光调制器，从而得到与每个所述声光调制器相对应的一个一级衍射光；

[0018] 基于所述一级衍射光确定所述多路第二光路的方向，其中，所述多路第二光路的方向与所述一级衍射光的方向相反，所述多路第二光路的方向用于使得所述多路第二光路经过对应的所述声光调制器后能够到达所述输出光路。

[0019] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，基于所述第一目标光路在所述多路第二光路中查找第二目标光路，包括：

[0020] 根据所述多路第一光路与所述多路第二光路之间的一一对应关系，确定与所述第一目标光路所对应的所述第二光路；

[0021] 将与所述第一目标光路所对应的所述第二光路作为所述第二目标光路。

[0022] 结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，当所述第二目标光路为多路时，控制所述第二目标光路中的声光调制器开启，以使所述第二目标光路中包含的所述反斯托克斯光子到达输出光路，包括：

[0023] 控制多路所述第二目标光路中的声光调制器开启，以使多路所述第二目标光路中的目的光路中包含的反斯托克斯光子能够到达所述输出光路，其中，所述目的光路为所述第二目标光路中与所述输出光路距离最近的光路。

[0024] 第二方面，本发明实施例还提供了一种单光子的倍增装置，所述装置包括：

[0025] 第一获取模块，用于获取多路第一光路和多路第二光路，其中，所述多路第一光路中的部分光路或者全部光路包括斯托克斯光子，所述多路第二光路中的部分光路或者全部光路包括反斯托克斯光子，所述反斯托克斯光子为单光子；

[0026] 第一查找模块，用于在所述多路第一光路中查找第一目标光路，其中，所述第一目标光路为所述多路第一光路中包括所述斯托克斯光子的光路；

[0027] 第二查找模块，用于基于所述第一目标光路在所述多路第二光路中查找第二目标光路，其中，所述第二目标光路为所述多路第二光路中包括反斯托克斯光子的光路；

[0028] 控制模块，用于控制所述第二目标光路中的声光调制器开启，以使所述第二目标光路中包含的所述反斯托克斯光子到达输出光路。

[0029] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第一种可能的实施方式，其中，所述第一获取模块包括：

[0030] 获取子模块，用于分别获取一束写光和一束读光，其中，所述写光和所述读光为激光斩波之后的脉冲光中光路方向相反的两个光路；

[0031] 照射子模块，用于将所述写光和所述读光照射于原子系综，以得到所述多路第一光路和所述多路第二光路，其中，所述多路第一光路和所述多路第二光路的数量相同，且一路第一光路唯一对应一路第二光路。

[0032] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第二种可能的实施方式，其中，所述多路第二光路中的每路第二光路中设置有一个声光调制器。

[0033] 结合第二方面，本发明实施例提供了第二方面的第三种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：

[0034] 第二获取模块，用于获取反向辅助光束，其中，所述反向辅助光束的方向与所述输出光路的方向相反，且所述反向辅助光束为连续光；

[0035] 开启模块，用于依次开启所述声光调制器，以使所述反向辅助光束通过每个所述声光调制器，从而得到与每个所述声光调制器相对应的一个一级衍射光；

[0036] 确定模块，用于基于所述一级衍射光确定所述多路第二光路的方向，其中，所述多路第二光路的方向与所述一级衍射光的方向相反，所述多路第二光路的方向用于使得所述多路第二光路经过对应的所述声光调制器后能够到达所述输出光路。

[0037] 本发明实施例带来了以下有益效果：本发明实施例提供了一种单光子的倍增方法，该方法包括：获取多路第一光路和多路第二光路，其中，多路第一光路中的部分光路或者全部光路包括斯托克斯光子，多路第二光路中的部分光路或者全部光路包括反斯托克斯光子，反斯托克斯光子为单光子；在多路第一光路中查找第一目标光路，其中，第一目标光路为多路第一光路中包括斯托克斯光子的光路；基于第一目标光路在多路第二光路中查找第二目标光路，其中，第二目标光路为多路第二光路中包括反斯托克斯光子的光路；控制第二目标光路中的声光调制器开启，以使第二目标光路中包含的反斯托克斯光子到达输出光路。

[0038] 现有技术中的单光子的生成方法中，单光子的产生率低，不能同时高效率且高质量产生单光子。与现有技术中单光子的生成方法相比，本发明中的单光子的倍增方法能够同时获取多路第一光路和多路第二光路，然后在多路第一光路中查找包括斯托克斯光子的光路，进而查找出对应的第二目标光路，其中，第二目标光路中包括反斯托克斯光子，最后，控制第二目标光路中的声光调制器开启，以使反斯托克斯光子到达输出光路，得到所需的单光子。本发明中的单光子的倍增方法能够实时获取多路光路，并对多路光路进行分析，当分析得到光路中包括反斯托克斯光子时，控制光路中的声光调制器开启，使得反斯托克斯到达输出光路。相比于从一路光路中获取单光子的方式，通过多路光路的方式能够使得单光子的产生率大大提高，也就是能够得到倍增的单光子，并且能够实时对多路光路进行分析，以根据分析结果控制光路中的声光调制器开启，最终使得一路光路中的反斯托克斯光子能够到达输出光路，这样产生的单光子的质量也很好，避免了多光子的产生，即能够高效率且高质量的产生单光子，缓解了现有技术中的单光子的生成方法中，单光子的产生率低，不能同时高效率且高质量产生单光子的技术问题。

[0039] 本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

[0040] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

[0041] 为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

[0042] 图1为本发明实施例提供的一种单光子的倍增方法的整体流程图；

[0043] 图2为本发明实施例提供的单光子的倍增方法的光路图；

[0044] 图3为本发明实施例提供的调整光路的流程图；

[0045] 图4为本发明实施例提供的获取多路第一光路和多路第二光路的流程图；

[0046] 图5为为本发明实施例提供的一种单光子的倍增装置的结构示意图。

[0047] 图标：

[0048] 11-第一获取模块；12-第一查找模块；13-第二查找模块；14-控制模块。

具体实施方式

[0049] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

[0050] 为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种单光子的倍增方法进行详细介绍。

[0051] 一种单光子的倍增方法，参考图1，该方法包括：

[0052] S101、获取多路第一光路和多路第二光路，其中，多路第一光路中的部分光路或者全部光路包括斯托克斯光子，多路第二光路中的部分光路或者全部光路包括反斯托克斯光子，反斯托克斯光子为单光子；

[0053] 在本发明实施例中，多路第一光路和多路第二光路的获取是在原子系综中利用自发Raman(即，拉曼)散射得到的。这里的第一光路可以为斯托克斯光路，第二光路可以为反斯托克斯光路，但本发明实施例对其不做具体限制，也可以是其它的光路。另外，第一光路和第二光路的获取方式也可以为其它方式，本发明实施例对其不做具体限制。

[0054] 另外，关于原子系综中利用自发Raman散射获取多路第一光路和多路第二光路的过程在步骤S401至步骤S402中再做具体介绍。

[0055] S102、在多路第一光路中查找第一目标光路，其中，第一目标光路为多路第一光路中包括斯托克斯光子的光路；

[0056] 自发Raman散射过程中，激发的第一光路中的斯托克斯光子满足泊松分布，另外，为了避免多光子的产生几率，需要将激发的几率降低到1％以下，所以，在当前时刻可能只有部分第一光路中包括斯托克斯光子，查找该部分包括斯托克斯光子的光路，并将其作为第一目标光路。查找的过程是由FPGA完成的，但本发明实施例对其不做具体限制。

[0057] S103、基于第一目标光路在多路第二光路中查找第二目标光路，其中，第二目标光路为多路第二光路中包括反斯托克斯光子的光路；

[0058] 在得到第一目标光路后，就能够根据第一目标光路在多路第二光路中查找包括反斯托克斯光子的光路(即，第二目标光路)，步骤S1031至步骤S1032将具体介绍查找第二目标光路的过程。

[0059] S104、控制第二目标光路中的声光调制器开启，以使第二目标光路中包含的反斯托克斯光子到达输出光路。

[0060] 具体的，因为第二目标光路中包含反斯托克斯光子，当开启第二目标光路中的声光调制器时，对应于第二目标光路中的反斯托克斯光子就能够通过对应的声光调制器后衍射进入到输出光路。由于声光调制器自身性能的影响，当第二目标光路为多路时，只有离输出光路距离最近的第二目标光路中的反斯托克斯光子能够进入到输出光路，这样就能够确保从输出光路位置处得到的为单光子。

[0061] 现有技术中的单光子的生成方法中，单光子的产生率低，且产生的单光子的质量较差。与现有技术中单光子的生成方法相比，本发明中的单光子的倍增方法能够同时获取多路第一光路和多路第二光路，然后在多路第一光路中查找包括斯托克斯光子的光路，进而查找出对应的第二目标光路，其中，第二目标光路中包括反斯托克斯光子，最后，控制第二目标光路中的声光调制器开启，以使反斯托克斯光子到达输出光路，得到所需的单光子。本发明中的单光子的倍增方法能够实时获取多路光路，并对多路光路进行分析，当分析得到光路中包括反斯托克斯光子时，控制光路中的声光调制器开启，使得反斯托克斯到达输出光路。相比于从一路光路中获取单光子的方式，通过多路光路耦合的方式能够使得单光子的产生率大大提高，也就是能够得到倍增的单光子，并且能够实时对多路光路进行分析，以根据分析结果控制光路中的声光调制器开启，最终使得一路光路中的反斯托克斯光子能够到达输出光路，这样产生的单光子的质量也很好，避免了多光子的产生，即能够高效率且高质量的产生单光子，缓解了现有技术中的单光子的生成方法中，单光子的产生率低，不能同时高效率且高质量产生单光子的技术问题。

[0062] 上述内容对单光子的倍增方法进行了整体说明，下面将对单光子的倍增方法进行详细介绍。

[0063] 图2为单光子的倍增方法的光路图，其中，图2中的SMF表示单模光纤；S1，S2，……，Sm表示斯托克斯光路；T1，T2，……，Tm表示反斯托克斯光路；PC表示偏振控制器，；D表示单光子探测器；FPGA表示现场可编程门阵列；AT表示声光调制器，实线表示光路，虚线表示电路，图2中的下角标是为了区分不同的光路。

[0064] 图3为调整光路的流程图。参考图2和图3，在获取多路第一光路和多路第二光路之前，单光子的倍增方法还包括：

[0065] S301、获取反向辅助光束，其中，反向辅助光束的方向与输出光路的方向相反，且反向辅助光束为连续光；

[0066] 在进行单光子的生成之前，首先需要调整光路，本发明实施例中是通过反向调整的方法来进行光路的调整的。具体过程为：在输出光路上施加一个反向辅助光束，该反向辅助光束与输出光路的方向相反，且为连续光，同时该光是低脉冲的，能够看见，通过光纤SMF接收反向辅助光束沿着光纤的光路传播，参考图2，经过传返镜到达声光调制器。

[0067] S302、依次开启声光调制器，以使反向辅助光束通过每个声光调制器，从而得到与每个声光调制器相对应的一个一级衍射光；

[0068] 进一步地，首先开启声光调制器ATm，反向辅助光束通过声光调制器ATm后，得到一个一级衍射光，进而将该一级衍射光调整到光纤SMFTm中，固定该光纤的位置，同时，将该一级衍射光调整到光纤SMFSm中，并固定该光纤SMFSm的位置。

[0069] 然后，关闭声光调制器ATm，开启声光调制器AT(m-1)，反向辅助光束通过声光调制器AT(m-1)后，得到另一个一级衍射光，进而将该一级衍射光调整到光纤SMFT(m-1)中，固定该光纤的位置，同时，将该一级衍射光调整到光纤SMFS(m-1)中，并固定光纤SMFS(m-1)的位置，[0070] 依次循环进行，关闭声光调制器AT(m-1)，开启另外一个声光调制器，直至完成全部的光路调制为止。

[0071] S303、基于一级衍射光确定多路第二光路的方向，其中，多路第二光路的方向与一级衍射光的方向相反，多路第二光路的方向用于使得多路第二光路经过对应的声光调制器后能够到达输出光路。

[0072] 进一步地，因为反向辅助光束经过每个声光调制器后都会产生一个一级衍射光，把一级衍射光调整到对应的光纤中后，固定光纤的位置，根据光路的可逆性可知，当多路第二光路沿着对应的光纤传播时，第二光路中的反斯托克斯光子会通过对应的声光调制器进入到输出光路中。

[0073] 其中，多路第二光路中的每路第二光路中设置有一个声光调制器。因为反向辅助光束只有一束，且通过多个声光调制器后得到的对应的多个一级衍射光，多个一级衍射光的光路方向与多路第二光路的方向相反，所以，当多路第二光路同时通过对应的声光调制器后，得到的光路是在一条直线上(和反向辅助光束方向相反，和输出光路的方向相同)。这里设置多路第二光路的方向的目的是使得多路第二光路经过对应的声光调制器后能够到达输出光路，也就是能够实现光路的耦合。

[0074] 进一步地，参考图4，获取多路第一光路和多路第二光路，包括：

[0075] S401、分别获取一束写光和一束读光，其中，写光和读光为激光斩波之后的脉冲光中光路方向相反的两个光路；

[0076] 在本发明实施例中，是通过自发Raman散射产生单光子(即，斯托克斯光子或者反斯托克斯光子)的。自发Raman散射时，需要一束弱的失谐的写光和一束强的共振的读光，写光和读光都是为激光斩波之后的脉冲光，而写光和读光的光路方向相反。

[0077] S402、将写光和读光照射于原子系综，以得到多路第一光路和多路第二光路，其中，多路第一光路和多路第二光路的数量相同，且一路第一光路唯一对应一路第二光路。

[0078] 写光作用于(即，照射于)原子系综后，会有一定几率的斯托克斯光子被激发出来，形成第一光路，若是探测到写光激发出了斯托克斯光子，则证明形成了斯托克斯光子与原子内自旋波的纠缠。相应的在与写光相反的方向作用(即，照射)一束强的共振的读光，这样便可以将原子内自旋波以反斯托克斯光子的形式释放出来。写光激发和读光恢复的两个过程中满足能量守恒和动量守恒，即在这两个过程中，读光恢复的反斯托克斯光子与写光激发的斯托克斯光子一一对应，也就是一路第一光路对应一路第二光路。

[0079] 在实际过程中，由于光路的损耗，探测器的效率等影响因素的存在，读光恢复的过程并不是100％产生的，这导致整个过程中单光子(即，反斯托克斯光子)的产生几率非常低。所以，需要综合考虑多路第二光路中的反斯托克斯光子，以提高单光子的产生率。

[0080] 进一步地，基于第一目标光路在多路第二光路中查找第二目标光路，包括：

[0081] S1031、根据多路第一光路与多路第二光路之间的一一对应关系，确定与第一目标光路所对应的第二光路；

[0082] 具体的，在查找到第一目标光路后，加之多路第一光路与多路第二光路之间的一一对应关系，便可以确定出与第一目标光路所对应的第二光路了。

[0083] S1032、将与第一目标光路所对应的第二光路作为第二目标光路。

[0084] 进一步地，当第二目标光路为多路时，控制第二目标光路中的声光调制器开启，以使第二目标光路中包含的反斯托克斯光子到达输出光路，包括：

[0085] 控制多路第二目标光路中的声光调制器开启，以使多路第二目标光路中的目的光路中包含的反斯托克斯光子能够到达输出光路，其中，目的光路为第二目标光路中与输出光路距离最近的光路。

[0086] 具体的，当第二目标光路为多路时，控制多路第二目标光路中的声光调制器开启。参考图2，例如，当前时刻中光路T1和光路T2中都包含反斯托克斯光子时，即光路T1和光路T2为第二目标光路，则控制声光调制器AT1和声光调制器AT2开启，那么光路T1中的反斯托克斯光子经过光纤SMFT1到达声光调制器AT1，进而继续经过声光调制器AT2，虽然经过声光调制器AT1后的光路在输出光路中，但是，当该光路再经过声光调制器AT2时，由于声光调制器的衍射作用(会与输出光路产生一定的角度)，光路就会偏离出输出光路，这样光路T1中的反斯托克斯光子最终就不能到达输出光路，而只有光路T2中的反斯托克斯光子才能到达输出光路，这样就能够保证输出光路位置处得到的为单光子，若是光路T1和光路T2中的反斯托克斯光子都能到达输出光路，那么，此时输出光路得到的为多光子，就会影响生成的单光子的质量。

[0087] 本发明实施例中的单光子的倍增方法不仅可以通过耦合多路光路而提高单光子的产生几率，而又不破坏产生的单光子源的质量，实用性好，最终可以实现接近80％恢复效率的单光子产生。

[0088] 下面再对整个过程进行简要说明：

[0089] 参考图2，首先进行光路的调整，在步骤S201至步骤S203中已经进行了详细的描述，这里不再进行赘述。

[0090] 光路调整完成后，将一束写光和一束读光照射于原子系综，这时会产生多路第一光路和与第一光路一一对应的多路第二光路(例如，第一光路S1对应第二光路T1，第一光路S2对应第二光路T2)，然后，多路第一光路通过光纤SMFSi到达探测器，探测器探测到第一光路中存在斯托克斯光子后，将探测结果发送给FPGA，FPGA根据探测结果控制与第一目标光路所对应的第二目标光路中的声光调制器开启，使得第二目标光路中的反斯托克斯光子到达输出光路。

[0091] 这样的单光子的倍增方法是利用声光调制器组成的开关网络实现的，利用FPGA程序对多路第一光路进行分析，并及时控制声光调制器开启，使得单位时间内单光子的产率倍增。

[0092] 本发明实施例还提供了一种单光子的倍增装置，参考图5，该装置包括：

[0093] 第一获取模块11，用于获取多路第一光路和多路第二光路，其中，多路第一光路中的部分光路或者全部光路包括斯托克斯光子，多路第二光路中的部分光路或者全部光路包括反斯托克斯光子，反斯托克斯光子为单光子；

[0094] 第一查找模块12，用于在多路第一光路中查找第一目标光路，其中，第一目标光路为多路第一光路中包括斯托克斯光子的光路；

[0095] 第二查找模块13，用于基于第一目标光路在多路第二光路中查找第二目标光路，其中，第二目标光路为多路第二光路中包括反斯托克斯光子的光路；

[0096] 控制模块14，用于控制第二目标光路中的声光调制器开启，以使第二目标光路中包含的反斯托克斯光子到达输出光路。

[0097] 第一获取模块11包括：

[0098] 获取子模块，用于分别获取一束写光和一束读光，其中，写光和读光为激光斩波之后的脉冲光中光路方向相反的两个光路；

[0099] 照射子模块，用于将写光和读光照射于原子系综，以得到多路第一光路和多路第二光路，其中，多路第一光路和多路第二光路的数量相同，且一路第一光路唯一对应一路第二光路。

[0100] 多路第二光路中的每路第二光路中设置有一个声光调制器。

[0101] 该装置还包括：

[0102] 第二获取模块，用于获取反向辅助光束，其中，反向辅助光束的方向与输出光路的方向相反，且反向辅助光束为连续光；

[0103] 开启模块，用于依次开启声光调制器，以使反向辅助光束通过每个声光调制器，从而得到与每个声光调制器相对应的一个一级衍射光；

[0104] 确定模块，用于基于一级衍射光确定多路第二光路的方向，其中，多路第二光路的方向与一级衍射光的方向相反，多路第二光路的方向用于使得多路第二光路经过对应的声光调制器后能够到达输出光路。

[0105] 第二查找模块包括：

[0106] 确定子模块，用于根据多路第一光路与多路第二光路之间的一一对应关系，确定与第一目标光路所对应的第二光路；

[0107] 设定子模块，用于将与第一目标光路所对应的第二光路作为第二目标光路。

[0108] 当第二目标光路为多路时，控制模块包括：

[0109] 控制子模块，用于控制多路第二目标光路中的声光调制器开启，以使多路第二目标光路中的目的光路中包含的反斯托克斯光子能够到达输出光路，其中，目的光路为第二目标光路中与输出光路距离最近的光路。

[0110] 本发明实施例所提供的单光子的倍增方法及装置的计算机程序产品，包括存储了程序代码的计算机可读存储介质，所述程序代码包括的指令可用于执行前面方法实施例中所述的方法，具体实现可参见方法实施例，在此不再赘述。

[0111] 所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

[0112] 所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案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中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

[0113] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

[0114] 最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。