由中国科学院科技大学郭广灿教授领导的团队和他的合作者首次实现了在1km低模光纤上的高维轨道角动量纠缠分布。结果发表在Optica杂志上。
提高量子通信的信道容量和对噪声的容忍度是在多级系统中对量子信息进行编码的一个强大的实际动机，而不是量子比特。从基础的角度来看，高维的纠缠呈现出更复杂的结构和更强的非经典关联。在量子信息处理中，高维纠缠已经证明了它在提高信道容量和抗噪声方面的潜力。尽管有这些好处，高维纠缠的分布相对较新，而且仍然具有挑战性。
光子轨道角动量是一个近年来备受关注的高维系统。然而，轨道角动量纠缠易受大气湍流或光纤中的模式串扰和模式色散的影响。它只能传输几米，并且仅限于二维纠缠分布。
在这项工作中，研究人员报告了三维轨道角动量(OAM)纠缠的首次分布通过一个1公里长的少模光纤。
利用主动稳定相位预补偿技术，他们成功地将三维OAM纠缠光子对中的一个光子通过光纤传输。通过他们的测量，他们能够通过对三维最大纠缠态(MES) 0.71的保真度，以及对collin - gisin - lin - mass - popescu (CGLMP)不等式的违反来证明三维纠缠。
此外，他们证明了高维量子纠缠通过违反广义贝尔不等式而在运输中幸存下来，获得了约3个标准差的违反。
他们表明，通过预先补偿，保留波前是可能的，这可能使光纤之后的进一步信息处理成为可能。该方法可以推广到更高的OAM尺寸和更大的距离。
他们的工作是在光子横向空间模式中分布高维纠缠的重要一步。在未来，他们希望结合利用更高维度的抗噪能力的最新研究成果，这项工作将激发对新型协议的进一步实验研究，包括通过光纤进行长距离高维量子通信。
分享到:
閱讀更多 Science科學說 的文章
