具有任意纯度程度的混合空间 qudit 的受控生成

我们提出一种制备任意维度 $D$ ($D\geq2$) 混合量子态的方法，这些态编码于单光子的离散化横向动量与位置中，当它们通过具有 $D$ 条缝的孔径时。遵循我们先前的技术，我们使用可编程单相位型空间光调制器（SLM）来定义孔径并设置每个缝的复透射振幅，从而允许独立控制定义量子态的复系数。由于这些 SLM 使我们有可能在测量时间内动态改变态的复系数，我们不仅能生成纯态，还能生成与纯量子态之混合相容的量子态。因此，通过使用这些随时间根据概率分布变化的孔径，我们在实验上获得了 $D$ 维量子态，其纯度通过清晰的解析表达式依赖于分布的参数。这一事实使我们能够轻松定制待生成的态。此外，该方法提供了在纯态与混合态之间工作、或当态的维度增加时无需改变光学装置的可能性。所得结果显示我们的方法至少在维度 $D=11$ 上表现相当好，所制备态的保真度 $F > 0.98$ 在每种情况下均成立。