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基于轨道角动量的多自由度W态纠缠系统

范榕华 郭邦红 郭建军 张程贤 张文杰 杜戈

基于轨道角动量的多自由度W态纠缠系统

范榕华, 郭邦红, 郭建军, 张程贤, 张文杰, 杜戈
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  • 提出了一种制备三光子纠缠W态的方案, 该方案利用携带轨道角动量为lħ的光子(其中l可取(-∞, +∞)的任意整数)可构成无穷维向量空间的特性, 采用两种类型的参量下转换, 产生轨道角动量-自旋角动量纠缠的两对光子和一对偏振纠缠光子, 通过纠缠交换制备三光子多自由度的W态, 实现三光子体系纠缠的高维度、大容量量子信息处理. 方案采用q-plate相位光学器件和单模光纤等器件制备两个不同自由度(轨道角动量与偏振)混合的W态, 并利用计算机全息相位图改进方案制备三个不同自由度(轨道角动量、线动量和偏振)混合的W态. 本方案可稳定产生两种等概率互为对称的W态, 具有高维度、强纠缠特性与抗比特丢失能力, 信息量达log2m+2比特(m为l的可取值个数), 有望实现可扩容量子比特的安全通信.
    • 基金项目: “十二五”国家密码发展基金密码理论课题研究项目(批准号: MMJJ201401011)、广东省省部产学研引导项目(批准号: 2012B091100063)和广州市科技计划项目科学研究专项(批准号: 2014J4100050)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-01-04
  • 修回日期:  2015-02-22
  • 刊出日期:  2015-07-05

基于轨道角动量的多自由度W态纠缠系统

  • 1. 华南师范大学信息光电子科技学院, 广东省微纳光子功能材料与器件重点实验室, 广州 510631;
  • 2. 广东有线广播电视网络股份有限公司, 广州 510066
    基金项目: 

    “十二五”国家密码发展基金密码理论课题研究项目(批准号: MMJJ201401011)、广东省省部产学研引导项目(批准号: 2012B091100063)和广州市科技计划项目科学研究专项(批准号: 2014J4100050)资助的课题.

摘要: 提出了一种制备三光子纠缠W态的方案, 该方案利用携带轨道角动量为lħ的光子(其中l可取(-∞, +∞)的任意整数)可构成无穷维向量空间的特性, 采用两种类型的参量下转换, 产生轨道角动量-自旋角动量纠缠的两对光子和一对偏振纠缠光子, 通过纠缠交换制备三光子多自由度的W态, 实现三光子体系纠缠的高维度、大容量量子信息处理. 方案采用q-plate相位光学器件和单模光纤等器件制备两个不同自由度(轨道角动量与偏振)混合的W态, 并利用计算机全息相位图改进方案制备三个不同自由度(轨道角动量、线动量和偏振)混合的W态. 本方案可稳定产生两种等概率互为对称的W态, 具有高维度、强纠缠特性与抗比特丢失能力, 信息量达log2m+2比特(m为l的可取值个数), 有望实现可扩容量子比特的安全通信.

English Abstract

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