高维光角动量态的回归重构
量子物理
2023-05-01 v1 机器学习
光学
摘要
光的轨道角动量(OAM)是光的一个无限维自由度,在经典与量子光学中均有若干应用。然而,要充分利用OAM态的潜力,需要可靠的探测平台来表征实验条件下生成的态。在此,我们提出一种从其产生的空间强度分布测量中重构输入OAM态的方法。为避免拉盖尔-高斯模式固有对称性所引起的问题,我们对每个态采用一对强度分布,仅将其投影到两个不同的基上,并展示这如何能从采集的数据中唯一恢复输入态。我们的方法基于主成分分析降维与线性回归的结合应用,因此在训练与测试阶段均具有较低的计算成本。我们在一个真实光子装置中展示了该方法,通过量子行走动力学生成至多四维的OAM态。所展示方法的高性能与多功能性使其成为量子信息协议中表征高维态的理想工具。
引用
@article{arxiv.2206.09873,
title = {Regression of high dimensional angular momentum states of light},
author = {Danilo Zia and Riccardo Checchinato and Alessia Suprano and Taira Giordani and Emanuele Polino and Luca Innocenti and Alessandro Ferraro and Mauro Paternostro and Nicolò Spagnolo and Fabio Sciarrino},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.09873},
year = {2023}
}