湍流信道中采用高维空间模式编码的实时自适应光学补偿性能
信号处理
2020-06-24 v1 光学
量子物理
摘要
光子的轨道角动量（OAM）是高维量子密钥分发（QKD）中一种极具前景的自由度。然而，在自由空间通信信道上运行的 OAM QKD 系统中，有效减轻大气湍流的不利影响是一项长期挑战。与以往聚焦于校正静态模拟湍流的工作不同，我们研究了在真实大气湍流下结合实时自适应光学（AO）校正的 OAM QKD 性能。我们表明，即便我们的 AO 系统仅提供有限校正，仍有可能减轻弱湍流引起的错误并建立安全信道。湍流引起的串扰与 AO 系统性能在两种配置下得到研究：具备可控湍流的实验室尺度链路，以及长达 340 m、具有动态大气湍流的跨校区链路。我们的实验结果表明，需采用具备精细光束跟踪、可靠光束稳定、精确波前传感与准确波前校正的先进 AO 系统，方能充分校正湍流引起的错误。我们还提出并演示了不同方案以提升湍流下 OAM QKD 的性能，这可能使强湍流中的 OAM 编码成为可能。
引用
@article{arxiv.2002.08884,
title = {Performance of real-time adaptive optics compensation in a turbulent channel with high-dimensional spatial-mode encoding},
author = {Jiapeng Zhao and Yiyu Zhou and Boris Braverman and Cong Liu and Kai Pang and Nicholas K. Steinhoff and Glenn A. Tyler and Alan E. Willner and Robert W. Boyd},
journal= {arXiv preprint arXiv:2002.08884},
year = {2020}
}