探测量子信号上的单光子丢失事件

我们设计了一种方案，用于探测经光纤或自由空间传输的多模量子信号中的单光子丢失。该方案由一种特殊类型的酉编码变换即受控压缩组成，在传输前对由信息模式和辅助模式构成的信号施加。在接收端，施加逆酉变换——解码，并通过光子探测测量辅助模式。测量结果揭示是否发生了光子丢失。若适当选择编码变换，由辅助光子丢失引起的信号信息部分的失真可被纠正。信号信息部分的光子丢失可以指数接近于1的概率被探测到。与退相干自由子空间和量子纠错协议的方法不同，本方法允许利用整个希尔伯特空间维数。我们讨论了合成所需编解码变换的可能途径。