迈向单光子轨道角动量的通用变换
量子物理
2023-05-10 v1
摘要
高维量子系统相比低维量子系统具有诸多优势。同时，量子态上的酉变换是各类量子信息任务的重要组成部分，但随着维度数增加，它们在技术上变得不可行。光子的轨道角动量（OAM）天然存在于光子的横向空间模式中，为高维空间中的信息编码提供了天然载体。然而，在光子 OAM 态上实现任意酉变换更具挑战性。在此，通过结合单光子的路径与 OAM 自由度，提出了一种在路径-OAM 耦合量子态上实现任意酉变换的高效方案。该方案相较先前工作将所需干涉仪数量减少了约四分之一，同时保持对称结构。研究表明，通过使用 OAM 到路径的接口，该方案可用于实现光子 OAM 态上的任意酉变换。本工作促进了高维量子态变换的发展，并为操控光子 OAM 态打开了新大门。
引用
@article{arxiv.2305.05467,
title = {Toward universal transformations of orbital angular momentum of a single photon},
author = {Dong-Xu Chen and Yunlong Wang and Feiran Wang and Jun-Long Zhao and Chui-Ping Yang},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.05467},
year = {2023}
}
备注
10 pages, 8 figures