用于湍流自由空间链路中高保真涡旋模分复用的多探针时间反演

光子的轨道角动量（OAM）为通过模分复用（MDM）提升自由空间量子密钥分发（QKD）的安全密钥率提供了一个自由度。然而，大气湍流会导致显著的模间串扰，这一直是自由空间 QKD 中 MDM 的长期挑战。在此，我们展示了对多束探测光数字生成时间反演波前是一种缓解大气湍流的有效方法。我们在通过 340 米室外自由空间链路传播后实验表征了七种 OAM 模式，并通过实施实时时间反演观测到平均模间串扰低至 13.2%。当采用模间隔 $\Delta \ell$ 为 2 时，串扰可进一步降低至 3.4%。我们实现了一种经典 MDM 系统作为原理验证演示，并且通过使用时间反演将误码率从 $3.6\times 10^{-3}$ 降低至小于 $1.3\times 10^{-7}$。我们还提出了一种通过湍流链路实现高速、模复用 QKD 的实用且可扩展方案。使用更快的设备可进一步降低模间串扰。我们的方法可用于各种需要串扰抑制的自由空间应用。