经典与量子 regime 下轨道角动量态的增强探测技术
量子物理
2022-01-20 v1 光学
摘要
光的轨道角动量 (OAM) 一直处于若干经典与量子成像、信息处理和通信应用的核心。然而，OAM 态固有的复杂结构使其在许多情形下的探测与分类并非易事。当前大多数探测方案基于利用拉盖尔-高斯模式构建的 OAM 态模型。然而，这一般而言可能不足以捕获所生成态的全部信息。本文中，我们超越拉盖尔-高斯假设，采用超几何-高斯模式作为精细化模型的基态，该模型可在某些场景下更好地定制 OAM 探测技术。我们表明，对于结合单模光纤的空间光调制器全息投影，以及基于机器学习方法的分类技术，OAM 探测性能均获得增强。此外，相较于拉盖尔-高斯模型，使用超几何-高斯模型的全息技术在单模光纤耦合效率上获得了三倍提升。该改进显著提升了基于 OAM 编码的单光子探测系统的整体效率。鉴于大多数使用 OAM 态的实验工作实际上基于超几何-高斯模式的生成，我们的发现因而构成了量子通信、密码学与模拟中基于 OAM 协议实验工具箱的相关补充。
引用
@article{arxiv.2201.07785,
title = {Enhanced detection techniques of Orbital Angular Momentum states in the classical and quantum regimes},
author = {Alessia Suprano and Danilo Zia and Emanuele Polino and Taira Giordani and Luca Innocenti and Mauro Paternostro and Alessandro Ferraro and Nicolò Spagnolo and Fabio Sciarrino},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.07785},
year = {2022}
}