通过真实自由空间链路实现光子天空拓扑的鲁棒性
光学
2026-02-05 v1 应用物理
摘要
结构光为应对现代光网络日益增长的数据需求提供了可行方案，为更大的信道容量和每光子更多比特提供了可利用的自由度。然而，其实现受到现实扭曲的制约，例如自由空间中的大气湍流，导致严重且快速变化的相位扰动，改变光束的�幅、相位和矢量极化结构。本文展示，光子拓扑形式的天空拓扑对大气湍流效应具有高度韧性。我们通过270米的自由空间光链路传输这些光的类粒子拓扑，揭示了其在各种条件和湍流强度下的鲁棒性。尽管我们观察到状态底层自由度的严重扭曲，但我们表明拓扑数在所有情况下均保持完整。通过探测状态的退相干，来account for快速变化的介质，其中信道产生统计平均结果，显示虽然偏振程度随之衰减，但拓扑结构仍然完整。利用拓扑结构，我们表明通过该信道传输信息的保真度可接近完美（>98%），仅在最严厉条件下降至86%。我们的工作是首次在真实环境中展示光子拓扑作为可靠且鲁棒的信息载体的潜力，为其他复杂信道提供了吸引特性，同时为经典和量子通信提供了前景。
引用
@article{arxiv.2602.04446,
title = {Topological robustness of optical skyrmions through a real-world free-space link},
author = {Cade Peters and Vagharshak Hakobyan and Alice Drozdov and Etienne Brasselet and Mitchell Cox and Andrew Forbes},
journal= {arXiv preprint arXiv:2602.04446},
year = {2026}
}
备注
13 pages, 5 figures