中国科学院张楠楠 高维轨道角动量纠缠分布实验装置示意图
信用:曹奂 由教授领导的团队
中国科学院中国科学技术大学的郭广灿及其合作者首次实现了1千米少模光纤上高维轨道角动量纠缠的分布
结果发表在Optica上
在量子通信中增加信道容量和对噪声的容忍度是在多级系统中编码量子信息的一个强有力的实际动机，量子比特与量子比特相反
从基础的角度来看，更高维度的纠缠表现出更复杂的结构和更强的非经典关联
高维纠缠已经证明了它在量子信息处理中增加信道容量和抗噪声能力的潜力
尽管有这些好处，高维纠缠的分布是相对较新的，仍然具有挑战性
光子的轨道角动量是近年来备受关注的高维系统
然而，轨道角动量纠缠易受大气湍流或光纤中模式串扰和模式色散的影响
它只能传输几米，并且仅限于二维纠缠分布
在这项工作中，研究人员通过一根1千米长的少模光纤首次报道了三维轨道角动量纠缠的分布
使用一种主动稳定的相位预补偿技术，他们成功地通过光纤传输了一个三维原子光调制器纠缠光子对的一个光子
通过他们的测量，他们能够通过对0的三维最大纠缠态的保真度来证明三维纠缠
71，违反了柯林斯-吉辛-林登-马萨-波佩斯库(CGLMP)的不平等
此外，他们通过违反一个广义贝尔不等式证明了高维量子纠缠在输运之后仍然存在，获得了约3个标准差的违反
他们表明，通过预补偿来保持波前是可能的，有可能在光纤之后进行进一步的信息处理
原则上，所开发的方法可以扩展到更高的OAM维度和更大的距离
他们的工作是在光子的横向空间模式中分布高维纠缠的重要一步
在未来，他们希望结合最近关于利用更高维度的噪声弹性的结果，这项工作将激发对涉及通过光纤进行长距离高维量子通信的新协议的进一步实验研究
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