基于自发参量下转换的光子轨道角动量量子纠缠

• 作者: 汪喜林 刘志峰 高小钦 李浩 任志成 陈超 董博文 杨雨翔 程子默 王慧田
• 来源期刊: 光学学报
• 学科: 物理学
• 关键词: 量子光学 量子信息 光子轨道角动量 自发参量下转换 量子纠缠 多自由度纠缠 高维量子纠缠
• 年，卷（期）: 2022,（3）
• 所属期刊栏目: 量子光学及光量子技术专题|Special Issue on Quantum Optics and Photonic Quantum Technology
• 页码范围: 181-199
• 页数: 19页
• 分类号: O436
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/AOS202242.0327012

摘要

作为光子重要自由度之一,轨道角动量(OAM)在光量子信息研究中占据着重要地位.将其与偏振等光子的其他自由度相结合,可实现多自由度光量子信息处理.此外,由于其具有天然的离散高维属性,故其是开展高维量子信息处理研究的最佳自由度之一.基于自发参量下转换非线性光学过程能够便捷地获得OAM纠缠源.近年来,光子OAM量子纠缠的研究受到了广泛关注,在多自由度、高维和多光子等多个方向都取得了重要进展.然而,该领域尚有诸多悬而未决的关键科学问题亟须深入研究,包括如何实现高效高质的OAM分离,如何实现更高维度的频率转换,如何提升多自由度纠缠源的品质,如何获得更多维度、更多光子的高维纠缠态以及如何构建可行的高维量子门等.从光子OAM最基本的二维操纵着手,综述了单光子OAM量子态调控、双光子及多光子OAM纠缠操纵.围绕多自由度、大角动量和高维等特性,从生成、调控、测量及应用等角度系统讨论了光子OAM量子纠缠.同时,探索了解决本方向关键科学问题的一些可能解决途径.