基于通用模式分类器在量子通信中利用全部横向自由度
光学
2019-05-01 v2 量子物理
摘要
光的横向结构所提供用于信息编码的状态空间维度通常受限于孔径的有限尺寸。在自由空间通信中广泛使用的拉盖尔-高斯(LG)模的轨道角动量(OAM)数,除非将径向自由度复用进协议,否则无法达到理论最大传输容量。尽管已发展出对径向量子数进行分类的方法,但径向模在量子通信中的应用还需要额外能力以高效测量LG模在互无偏基下的叠加态。在此我们开发并实现了一种通用模式分类器,能够通过使用模式转换器对LG模的叠加态进行分类。据此,我们展示了涉及全部三个横向自由度的8维量子密钥分发实验:光子的自旋、方位角与径向量子数。我们的协议朝达到自由空间链路容量极限的目标迈出了重要一步,并可用于其他涉及光子空间模式的应用。
引用
@article{arxiv.1809.09986,
title = {Using all transverse degrees of freedom in quantum communications based on a generic mode sorter},
author = {Yiyu Zhou and Mohammad Mirhosseini and Stone Oliver and Jiapeng Zhao and Seyed Mohammad Hashemi Rafsanjani and Martin P. J. Lavery and Alan E. Willner and Robert W. Boyd},
journal= {arXiv preprint arXiv:1809.09986},
year = {2019}
}