光子角量子位数高阶纠缠

我们提出一种利用轨道角动量（OAM）纠缠光子（通过自发参量下转换产生）的量子关联来生成高维纠缠光子态（即所谓 qudit）的方法。在孪生光子路径中放置含 $N$ 个角狭缝的衍射掩模，定义了维数为 $N^2$ 的 qudit 空间，由 OAM 纠缠光子的备选路径张成。我们利用对纯态成立的解析表达式，通过并发度（Concurrence）量化路径纠缠光子的高维纠缠。我们报道了在高维 OAM 纠缠以及由 $N \times M$ 角狭缝产生的高维路径纠缠情形下，并发度随角孔径尺寸变化的数值结果。我们的结果为高维纠缠量子态的制备与表征提供了额外手段，这是量子模拟与量子信息协议的基础资源。