Circular Dichroism of Twisted Photons in the Non-Chiral Atomic Matter
我们计算了由原子激发到离散能级引起的原子对扭曲光子或光学涡旋的吸收的圆二色性（CD）。考虑了光子自旋对原子光激发速率和截面的影响。结果表明，虽然对于电偶极跃迁，原子激发速率依赖于光子自旋和轨道角动量（OAM）的相对取向，产生的CD为零。然而，CD是非零的原子跃迁的更高的多极，峰值在光学涡旋中心，导致优先吸收的光子与他们的自旋与OAM对齐。的影响仍然很大，在近轴极限，其中提供的解析表达式。对于固定的光子自旋，预测的自旋不对称性相当于OAM二向色性。
2017-04-26 quant-ph
Protecting entanglement of twisted photons by adaptive optics
研究了自适应光学（AO）对纠缠光子轨道角动量（OAM）量子比特态在自由空间传输的校正效率，以逆转中等程度的大气湍流畸变.我们表明，AO可以显着减少串扰的编码子空间内和外的模式，从而稳定对湍流纠缠。该方法为湍流中的OAM光子建立了可靠的量子信道，并将用于安全量子通信的阈值湍流强度至少提高了两倍。
2018-01-04 quant-ph
Compressed sensing of twisted photons
完全表征量子系统状态的能力是新兴量子技术的基本要素。在这里，我们提出了一个压缩传感启发的方法来确定任何秩亏量子态，我们实验编码的光子轨道角动量。我们有效地重建这些量子态从几个扫描与增强CCD相机。由于它只需要一些强度测量，我们的技术将提供一种简单而准确的方法来识别量子源，通道和系统。
2018-12-10 quant-ph
Spin Polarization of Photoelectrons in GaAs Excited by Twisted Photons
本文从理论上研究了直接带隙半导体GaAs中电子态的扭曲光子带间光激发。在量子跃迁振幅为线性的假设下，利用Wigner-Eckart定理，导出了扭转光子振幅的平面波展开式，得到了导带中光电子磁子能级布居的相对几率.描述了计算$Γ$ -点垂直跃迁的位置相关电子极化的方法。GaAs的理论预测表明，扭转光子的自旋和轨道角动量的相互作用，改变了光子的相位奇点附近区域的光电子极化的幅度和符号。
2019-01-10 cond-mat.mes-hall quant-ph
Experimental investigation of high-dimensional quantum key distribution protocols with twisted photons
量子密钥分发正处于现实世界应用的边缘，其中完全安全的信息可以在多方之间分发。理论上已经提出了几种量子密码协议，并在不同的实验条件下独立实现。在这里，我们开发了一个实验平台的基础上的高维轨道角动量状态的单光子，使多个量子密钥分发协议的实施与一个单一的实验装置。我们的多功能的方法使我们能够实验调查不同类别的量子密钥分发技术，如1984年Bennett \& Bennard（BB84），层析协议，包括六态和新加坡协议，并调查，第一次，最近推出的差分相移（Chau 15）协议使用扭曲的光子。这使我们能够通过实验比较这些技术的性能，并讨论它们在不同维度的噪声容限方面的优点和不足。
2018-11-29 quant-ph
Observing sub-Poissonian statistics of twisted single photons using oscilloscope
自发参量下转换产生的先驱单光子源（HSPS）作为单光子源被广泛应用。我们在实验室研究了携带轨道角动量的HSPS的光子数统计，并仅用光电探测器和示波器观察了亚泊松统计。
2019-07-24 physics.optics quant-ph
Delta baryon photoproduction with twisted photons
欧洲核子研究中心的未来伽马工厂或其他地方基于加速器的伽马源可以包括高能扭曲光子的可能性，这些光子是具有结构化波前的光子，可以允许沿着光束方向预定义的大角动量。扭曲光子是强子物理学中潜在的新工具，我们在这里考虑一种可能性，即使用扭曲光子光生$Δ$（1232）重子。我们表明，特定的偏振振幅隔离较小的分波振幅，它们是可测量的，而不受干扰的条款，否则占主导地位。
2021-05-15 hep-ph nucl-th quant-ph
Complementarity Reveals Bound Entanglement of Two Twisted Photons
我们第一次见证了双光子量子态束缚纠缠的产生，它的存在早在1998年就被Horodecki家族预言。检测这些严重混合的纠缠态，从其中没有纯粹的纠缠可以蒸馏，是可能的使用自然的一个关键概念：互补性。这抓住了经典世界和量子世界之间最违反直觉的区别之一，例如，众所周知的波粒二象性只是互补观测量的一个例子。我们的协议使用最大的互补性之间的观测：知识的结果，其中之一排除了任何知识的结果，其他的。它可以充分检测任意高维系统中的纠缠，包括最具挑战性的情况下，绑定纠缠的检测。为此，我们操纵“扭曲”的双光子在其轨道角动量自由度。我们的实验证明“最大互补协议”是非常普遍的，适用于所有维度和任意数量的粒子，从而使简单的纠缠测试在高维量子信息，并打开了探索理解这种类型的纠缠在自然界中的意义。
2012-12-30 quant-ph
Quantum imaging exploiting twisted photon pairs
本文提出利用可调空间关联区域的扭曲光子对进行量子成像，通过体密度符合计数和重标度图像信号克服相干面积限制，并揭示反聚束与聚束光子对的相消干涉，为量子全息与显微应用奠定基础。
2023-01-05 physics.optics quant-ph
Underwater Transmission of High-dimensional Twisted Photons over 55 Meters
作为现代光学、大数据、互联网通信和量子技术的新兴信道资源，携带轨道角动量（OAM）的扭曲光子在光纤和大气等不同介质中的应用范围不断扩大。由于损耗和压力的极端条件，扭曲光子的水下传输尚未得到很好的研究。特别是，单光子测试都限制在几米的水平，实际上不清楚更长的传输距离会发生什么。在这里，我们通过实验演示了单光子扭曲光在水下通道上的传输，最长可达55米，达到了允许潜在实际应用的距离。对于不同阶数的OAM态及其叠加态，观察到了模态结构和拓扑荷的良好保持。我们的研究结果首次揭示了扭曲光子在长距离区域的真实传输性能，代表了基于OAM的水下量子通信的进一步发展。
2019-02-04 physics.optics quant-ph
Geometric phase for twisted light
即使在没有双折射的情况下，在螺旋光纤中传播的光的偏振矢量也围绕其传播轴旋转。这种旋转通常被解释为自旋为1的光子的Pancharatnam-Berry相位。在这里，我们使用纯粹的几何方法来理解这种旋转。我们发现，类似的几何旋转也存在扭曲光携带轨道角动量（OAM）。相应的几何相位可以应用于基于光子OAM态的量子计算和量子传感。
2023-02-14 physics.optics quant-ph
On Exchange of Orbital Angular Momentum Between Twisted Photons and Atomic Electrons
本文给出了扭曲（拉盖尔-高斯分布）光子与氢原子散射的矩阵元表达式。我们认为光子进入的轨道角动量（OAM）的$\ell \hbar$，携带的一个因素$e^{i \ell ϕ}$不存在于一个平面波或纯高斯轮廓光束。研究了OAM的$+2\ell$单元从光子到原子方位角量子数的转移性质。我们得到简单的公式，这些OAM翻转转换的弹性前向散射的扭曲光子时，光子波长$λ$是大的相比，原子的目标尺寸$a$，和小的瑞利范围$z_R$，它的特点是扭曲的光子束的准直长度。
2012-06-29 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Photonic angular super-resolution using twisted N00N states
N00N态增加的相位灵敏度已被用于许多实验中，通常涉及光子路径或偏振。在这里，我们通过实验将N00 N态的相位灵敏度与高达100 $\,\hslash$的光子的轨道角动量（OAM）相结合，来解决光场围绕其光轴的旋转。结果表明，更高的光子数和更大的OAM都增加了分辨率和可实现的灵敏度。该方法开辟了一条可行的途径，无条件角超灵敏度和任何横向光场之间的N00N态的可访问的产生。
2021-06-17 physics.optics quant-ph
Mapping Twisted Light into and out of a Photonic Chip
携带轨道角动量（OAM）的扭曲光为现代光学提供了额外的自由度，并且为经典和量子信息技术提供了新兴资源。它固有的无限维度可以通过使用模式复用来提高数据容量以维持大数据和互联网流量的前所未有的增长，并且可以被编码以在高维希尔伯特空间中构建大规模量子计算机器。虽然扭曲光从集成器件的表面发射到自由空间已被广泛研究，但光子芯片内部的传输和处理仍有待解决。在这里，我们提出了第一个激光直写波导能够支持OAM模式和实验证明了一个忠实的映射扭曲光进出光子芯片。状态OAM $_{0}$、OAM $_{-1}$、OAM $_{+1}$和它们的叠加可以以最小串扰以高达60%的总效率传输通过光子芯片。此外，我们还研究了单光子的量子扭曲光态的传输，并利用单光子成像测量了其输出态。我们的研究结果可能会增加OAM作为一个新的自由度，在光子芯片中传输和操纵的高容量通信和高维量子信息处理。
2018-12-12 physics.optics quant-ph
L00L entanglement and the twisted quantum eraser
本文在拉盖尔-高斯模空间生成非平衡双光子纠缠态（$\ell 00 \ell$），通过分束器合束与符合探测实现，并用扭曲量子擦除器验证相干性，保真度达95.31%和89.80%。
2023-10-17 quant-ph
Quantum theory of photonic vortices and quantum statistics of twisted photons
Northeast Normal University（东北师范大学）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
光子涡旋的拓扑荷是奇异光学中的一个基本量，也是表征扭曲光涡旋性的关键参量。然而，光子拓扑电荷的定义仍然难以捉摸。在这里，我们提出了一个理论形式主义，提供一个全面的治疗光子涡旋。从傍轴Helmholtz方程出发，在连续性方程的基础上引入了光子流密度和螺旋度流密度的量子算符。我们的形式主义允许我们引入平行于超流体中的光子流的流速和循环。光子流的量子化循环在传播过程中是守恒的，它给出了一个明确的定义，光子拓扑电荷的缠绕数的光子涡旋。特别是，我们预测螺旋电流产生纯螺旋涡，其中光子电流消失。最后，我们发现了一个有趣的效应，即扭曲光子对的量子统计本质上是由它们的自旋态决定的。
2026-10-27 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Photonic Modes in Twisted Graphene Nanoribbons
本文通过解析求解完全协变矢量玻色子方程，研究扭曲石墨烯纳米带中光子模式的演化，揭示扭曲参数和纳米带长度对衰减时间的影响，为可调谐光子器件和拓扑光子学提供理论依据。
2025-01-05 physics.optics quant-ph
Compton scattering of twisted light: angular distribution and polarization of scattered photons
在非相对论框架下，利用一阶微扰理论研究了扭曲光子的康普顿散射。我们制定的密度矩阵理论的问题，这使得人们能够获得新的见解扭曲粒子的散射过程中，利用系统的对称性。特别地，我们分析了初始光束的张角和轨道角动量投影等参数对散射光子的角分布和偏振态的影响。我们提出了分析和数值计算结果的角分布和初始扭曲光的康普顿散射光子的偏振，并将它们与平面波光的标准情况进行比较。
2015-05-02 hep-ph physics.atom-ph physics.optics
Off-axis excitation of hydrogenlike atoms by twisted photons
我们证明了当扭曲光子束的对称轴与原子靶的中心不重合时，扭曲光子态或在运动方向上具有大的（$> \hbar$）角动量投影（$m_γ$）的光子态可以光激发类氢原子的原子能级，这些能级是新颖的、独特的，并且不受$m_γ$的限制.给出了选择规则，并指出了上述过程的有趣的影响和可观的。
2013-09-25 hep-ph physics.atom-ph physics.optics
Elastic Scattering of Twisted Photons with Atomic Hydrogen
利用与微分反应截面直接相关的涡旋原子形状因子，分析了扭曲涡旋光子与类氢原子靶的弹性散射。涡原子形状因子表示在一个统一的球形基础上，并在MatLab代码中实现，数值计算使用全局自适应正交。该代码的结果显示了光子波长，瑞利范围和散射角的变化对微分反应截面和扭转因子的影响，扭转因子用于测量引入轨道角动量的影响。最近提出的双镜效应，占一个非零效应的扭曲光子相互作用的正向数值证实。最后，它表明，微分反应截面大大放大时，瑞利范围和光子波长接近原子的尺度。简要讨论了实验考虑和应用，包括量子信息，其中扭曲光子在原子靶上的散射可用于光与物质之间的信息传递。
2019-09-17 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Revealing photons' past via quantum twisted double-slit experiment
量子态是真的吗？这个量子力学中最基本的问题还没有得到令人满意的解决，尽管它的现实解释似乎已经被各种延迟选择实验所拒绝。在这里，为了解决这个长期存在的问题，我们提出了一个量子扭曲双缝实验。利用扭曲光子的亚光速特性，首次揭示了光子在飞行过程中的真实性质。我们发现，光子的到达时间与测量中得到的状态不一致，但与传播过程中的状态一致。我们的结果表明，波函数描述的现实存在和量子实体的演化，而不是一个纯粹的数学抽象提供了一个测量结果的概率列表。这一发现澄清了长期以来对波函数及其坍缩在量子实体演化中的作用的误解。
2017-04-24 physics.optics quant-ph
Wigner distribution of twisted photons
我们提出了第一个实验表征的方位维格纳分布的光子。我们的协议充分表征了光子的轨道角动量（OAM）和方位角（ANG）的共轭基的横向结构。我们提供了一个测试我们的协议，通过表征纯叠加和不相干的混合物的OAM模式在一个七维空间。在我们的计划中进行测量所需的时间尺度仅与所调查的状态的尺寸呈线性关系。这种时间尺度使我们的技术适用于涉及大量OAM状态的量子信息应用。
2015-12-04 physics.optics quant-ph
Quantum state engineering with twisted photons via adaptive shaping of the pump beam
高维纠缠是量子通信的一种宝贵资源，在轨道角动量上纠缠的光子对通常用于编码高维量子态。然而，制备任意维最大纠缠态的方法仍然缺乏，目前使用的方法基本上依赖于过滤和纠缠浓度。在这里，我们实验实现了一种方法，用于产生高维最大纠缠的OAM状态的光子对，不需要任何这些程序。此外，准备状态被限制到指定维度的子空间，因此需要最少的后选择。
2018-07-25 physics.optics quant-ph
On Compton ionization of a hydrogen atom by twisted photons
本文计算了考虑靶有限尺寸时柱面电磁波对氢原子康普顿电离的微分概率，发现其依赖于柱面波角动量，但用柱面波代替平面波不会产生反应产物的新角分布。
2025-03-03 physics.atom-ph quant-ph
Excitation of an Atom by Twisted Photons
扭曲光子态，或在运动方向上具有大（$> \hbar$）角动量投影的光子态，可以光激发不同量子数的原子终态。如果光子对称轴与原子的中心重合，则存在已知的选择规则，该规则要求光子的量子数与光激发态之间精确匹配。更一般的情况下，任意位置的光束放宽了选择规则，但产生的最终原子态的量子数分布是新颖的，不同于平面波光子产生的最终态。以氢原子为例进行了数值计算。
2013-03-30 hep-ph physics.atom-ph physics.optics
Bridging Relativistic Twisted Fermion Beams and Photonic OAM Flux in Gauged Hopf Lattices: Emergent Topological Analogs
Independent researcher
研究通过数值模拟展示与规范霍普夫晶格耦合的拉盖尔 - 高斯扭曲光子包的类似系统，揭示其涌现行为，包括传播特征、相关数值及动力学等，为探索拓扑纹理提供光子平台，搭建相对论扭曲物质波与拓扑光子学的桥梁。
2026-07-21 physics.optics quant-ph
Recoil Momentum Effects in Quantum Processes Induced by Twisted Photons
我们考虑的物理过程所造成的扭曲光子的能量范围很广，从光学（eV）到核（MeV）的高能γ射线（TeV）。我们证明，为了满足角动量守恒，扭曲光子的吸收导致的最终粒子或粒子的质点系的横向反冲导致增加的阈值能量所需的反应进行。预言了在天体物理环境中，（a）$^{40}$ Ca冷阱离子的光吸收，以及新的横向运动边带，（b）氘的光衰变和（c）电子-正电子对的光产生的阈值能量的变化.
2020-07-11 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Atomic Spectroscopy with Twisted Photons: Separation of M1--E2 Mixed Multipoles
我们分析了扭曲光子或沿其传播方向携带额外轨道角动量的光子对原子光激发到离散态的影响。从角动量和宇称的考虑，我们能够扭转光子的光激发振幅与它们的平面波类似物，独立的原子波函数的细节。我们分析了电离态原子混合多极$E2-M1$跃迁的光吸收截面，发现了光子拓扑结构的根本差异。我们的理论分析表明，它是可能的，以提取不同的多极贡献的相对跃迁率作为原子的位置（或碰撞参量）相对于光学涡旋中心的函数测量的光激发率。所提出的多极子分离技术可以实现，如果目标的原子位置是解决与亚波长精度，例如，与保罗陷阱。数值例子硼类高电荷态离子（HCI）。
2018-01-10 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Theoretical consideration of a twisted atom
本文提出描述扭曲原子态的理论框架，分析其核反冲效应，并证明初始扭曲态会改变电子跃迁发射光子的分布且可被实验探测。
2024-03-28 physics.atom-ph quant-ph
Emission of twisted photons by a scalar charged particle in a strong magnetic field
研究强磁场中标量带电粒子仅探测电荷时发射的光子性质，发现发射光子为扭曲Bessel光束，其总角动量由初末态粒子角动量量子数之差决定，且多数光子在硬X射线和γ射线范围内呈现扭曲特性。
2023-07-20 hep-ph quant-ph
Topological band structure via twisted photons in a degenerate cavity
基于粒子内部自由度（如频率、空间模式和到达时间）的综合维数已经引起了人们的极大关注。它们提供了理想的大规模晶格来模拟非平凡的拓扑现象。探索更多的合成维度是通向更高维度物理学的途径之一。在这项工作中，我们设计和实验控制的合成维度之间的耦合组成的固有的光子轨道角动量和自旋角动量自由度的简并光学谐振腔中，产生周期性驱动的自旋轨道耦合系统。通过对透射强度的测量，我们直接表征了系统的性质，包括态密度、能带结构和拓扑绕组。我们的工作展示了一种探索扭曲光子空间模式作为合成维度的新机制，为在高度紧凑的平台上设计丰富的拓扑物理铺平了道路。
2022-02-28 physics.optics quant-ph
Conversion of twistedness from light to atoms
该研究提出利用束缚电子吸收扭曲光子，在自由空间中制备扭曲原子，并揭示光子轨道扭曲性向原子质心态或电子跃迁选择定则的转换机制。
2024-05-20 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Emission of twisted light from quantum dot arrays with a discrete rotational symmetry
我们从理论上探讨了量子点圆形阵列的光学性质。这种结构，我们称之为圆形发射器阵列（CEA），可以通过发射和吸收圆偏振光以及携带轨道角动量的光来交换光学角动量。推导出带间和带内跃迁率的解析表达式，并确定了选择规则。在对CEA进行建模时，只考虑量子点的关键特性。这将我们的模型的适用性扩展到由各种量子点组成的CEA。最后确定了CEA的特定光学性质的调谐的设计原则。这为设计一种由CEA表面组成的超材料开辟了前景，这种超材料可以上转换光学角动量。
2021-01-18 physics.optics quant-ph
A reversible optical memory for twisted photons
我们报道了一个实验，其中光的轨道角动量映射到一个冷原子系综和出单光子水平。基于动态电磁感应透明协议，所展示的光学存储器能够可逆地映射拉盖尔-高斯模式，同时保留螺旋相位结构的手性。所展示的能力为存储编码为轨道角动量态叠加的量子比特和多维光物质界面提供了可能性。
2013-02-25 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Quantum structured light: Non-classical spin texture of twisted single-photon pulses
Northeast Normal University（东北师范大学）；Purdue University（普渡大学）
本文提出量子结构光概念，建立单光子自旋与轨道角动量量子密度框架，揭示其非经典自旋纹理与量子涨落，为相关量子物理研究奠定基础。
2026-10-28 physics.optics quant-ph
High-Multipole Excitations of Hydrogen-Like Atoms by Twisted Photons near Phase Singularity
本文计算了类氢原子受扭曲光子态和角动量在传播方向上投影超过$\hbar$的光子态激发的跃迁振幅和跃迁截面。如果目标原子位于涡旋中心的相位奇点附近的原子尺寸量级的距离处，则到具有轨道角动量$l_f>1$的状态的跃迁速率变得与电偶极跃迁的速率相当。结果表明，当跃迁率归一化为局域光子通量时，所得到的$l_f>1$散射截面在光涡旋中心附近是奇异的。讨论了与Berry和Dennis提出的“量子核”概念的关系。
2016-04-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Interaction of twisted light with free twisted atoms
ITMO University（ITMO大学）；Petersburg Nuclear Physics Institute of NRC “Kurchatov Institute”（核科学研究所“库尔恰托夫研究所”圣彼得堡核物理研究所）
研究结构光与原子的吸收和散射，展示涡旋光在近完美效率下将轨道角动量传递给原子质心，且通过偏移量控制OAM分布，同时展示原子的横向 recoil 及其双效应。
2026-07-14 physics.atom-ph quant-ph
Quantum advantage using high-dimensional twisted photons as quantum finite automata
量子有限自动机（QFA）是利用量子运算进行二进制判决的基本计算设备。与经典的对应物相比，它们具有指数级的内存效率。在这里，我们展示了一个实验实现的多量子比特QFA使用的轨道角动量（OAM）的单光子。我们实现了不同的高维QFA编码在一个光子上，其中多个量子比特并行操作，而不需要复杂的多部分操作。使用2到8个OAM量子态来实现多达4个并行量子位，我们表明高维QFA能够检测素数5和11，同时在所需内存方面优于经典有限自动机。我们的工作受益于编码，操纵和破译多量子比特状态编码的OAM自由度的单光子，证明了结构化光子提供的复杂的量子信息任务的优势。
2022-06-22 cs.FL quant-ph
Entangled Telecom Photon Generation using Twisted Van der Waals Crystals
Université de Toulouse, INSA-CNRS, LPCNO（图卢兹大学，INSA-CNRS，LPCNO）；Beijing Institute of Technology（北京理工大学）
该研究利用范德瓦尔工程化的NbOBr₂材料，通过自发参量下转换生成纠缠光子，并通过90度扭曲堆叠实现量子干涉，获得高保真度的偏振纠缠态，展示了高亮度的电信波长量子光源。
2026-05-14 cond-mat.other physics.optics quant-ph
Emission of twisted photons by a Dirac electron in a strong magnetic field
该研究推导了强磁场中相对论朗道态电子跃迁自发发射的光子态，证实其为总角动量由电子初末态总角动量差决定的涡旋贝塞尔光束，明确了不同跃迁的概率差异并规避了自旋算符选择歧义的问题。
2023-11-14 hep-ph quant-ph
Atomic ionization by twisted photons: Angular distribution of emitted electrons
研究了扭曲光子电离类氢离子过程中电子的角分布。基于一阶微扰理论和非相对论性薛定谔方程进行了分析。特别注意的是依赖的电子发射图案上的碰撞参量b的离子相对于扭曲波前的中心。为了探索这种依赖关系，我们对中性氢原子的1s基态和2py激发态的光电离进行了详细的计算。基于这些计算，我们认为，相对较小的碰撞参量的电子角分布可能会强烈影响通过改变原子的位置内的波阵面。相反，如果原子被放置在远离前中心，电子的发射模式是独立的碰撞参量b和类似的平面波光子的光电离中观察到的。
2013-06-17 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Twisted soft photon hair implants on Black Holes
Hawking-Perry-Strominger（HPS）的工作[1]提出了一个关于黑洞（BH）信息悖论的新的有争议的想法[2-5]，其中BH在其事件视界区域中最大地熵化和编码信息[6，7]，没有“头发”被认为在独特的量子引力（QG）真空状态中揭示外部信息，而只有角动量，质量和电荷[8，9]。这个新想法调用了涉及引力和电磁的新守恒定律[10，11]，以产生不同的QG真空并在头发植入物中保留更多信息。在黑洞的背景下，HPS的建议，我们发现BH光子头发植入物可以在空间上形成特设和编码结构化和密集组织的事件视界上的信息，涉及新的方面在讨论中的一个特定方面的EM场，即空间信息的字段相关联的轨道角动量。BH可以具有“卷曲的”、扭曲的、具有涡度的软毛植入物，其中结构化信息以有组织的方式在事件视界中全息编码。
2017-05-11 gr-qc quant-ph
Wave function of a photon produced in the resonant scattering of twisted light by relativistic ions
本文从理论上研究了部分剥离离子对带有角动量的扭曲光的共振弹性散射。特别强调的是放置在一个问题上的散射辐射是否也扭曲。为了研究这种“角动量转移”，我们开发了一种方法，使我们能够找到一个量子态的最终光子，而不投影到一个检测器状态。导出了这种所谓的出射辐射的\textit{evolved}态的一般表达式，它可以用来分析任何离子的共振散射，而与其壳层结构无关。在这里，我们说明了我们的方法与强电偶极子$n S_{0} \to n' P_{1} \to n S_{0}$过渡，在欧洲核子研究中心的伽马工厂项目中发挥了重要作用。对于入射的贝塞尔光，散射的辐射被示出为在扭曲模式的总角动量$m_f = 0, \pm 1$的投影的叠加。通过诱导更高多重性的跃迁可以有效地产生更大的$m_f$值。这种角动量转移，加上一个显着的截面，这是许多数量级大于后向康普顿散射，使共振光子散射的有效工具，生产扭曲的x-甚至伽马-射线在伽马工厂设施。
2021-08-11 hep-ph physics.atom-ph quant-ph
Photonic quantum walk in a single beam with twisted light
受经典随机游走现象的启发，量子游走的概念近年来逐渐成为复杂量子系统动力学模拟、纠缠产生和普适量子计算的有力平台。这种广泛的视角激发了对这种量子过程的有效，可扩展和稳定实现的重新搜索。迄今为止，光子方法主要集中在多路径方案上，这需要干涉稳定性和与步骤数量成二次比例的光学元件的数量。在这里，我们报告的实验实现的量子行走发生在轨道角动量空间的光，无论是一个光子和两个同时不可区分的光子。整个过程在单个光束中进行，不需要干涉仪，并且需要光学资源随着步骤的数量线性缩放。我们的演示介绍了一种新的多功能光子平台，用于实现量子模拟，基于利用单光束的横模作为量子自由度。
2014-03-19 physics.optics quant-ph
Twisted photon entanglement through turbulent air across Vienna
具有扭曲相位波前的光子可以携带离散的、原则上无限的轨道角动量（OAM）。大的状态空间允许复杂类型的纠缠，这对量子通信和量子理论的基本测试都很有趣。然而，由于大气湍流的影响，这种纠缠态在大距离上的分布被认为是不可行的，这表明它们的用途受到严重限制。在这里，我们表明，它是可能的分发量子纠缠编码的OAM在一个动荡的城市内的链接3公里。我们确认了前两个高阶能级的量子纠缠（OAM= $\pm 1 \hbar$和$\pm 2 \hbar$）。它们对应于四个新的量子信道，与迄今为止在长距离量子实验中使用的所有信道正交。因此，一个有前途的应用将是具有大字母表的量子通信。我们还证明，我们的链接允许访问多达11个量子信道的OAM。提高数字的限制性因素是技术限制，可以通过现有技术加以规避。
2015-07-23 physics.optics quant-ph
Vavilov-Cherenkov emission with a twist: a study of the final entangled state
本文理论研究了平面波或扭曲电子产生的 Vavilov-Cherenkov 辐射，推导出不依赖探测器的最终电子-光子纠缠态表达式，证明了两者均可处于扭曲态，并探讨了扭曲光子的极化性质及等效光子发射的对应终态。
2023-12-21 hep-ph quant-ph
Quantum States in Twisted Tubes with Linear Cross-Section Variation
本文采用扩展薄层方法推导线性截面变化扭曲管中切向运动的有效哈密顿量，揭示旋转、缩放和剪切的几何效应，并指出圆形波导更抗模式混合。
2025-08-30 cond-mat.mes-hall quant-ph
Holographically-controlled random numbers from entangled twisted photons
我们提出了一个量子随机数发生器（QRNG）的基础上固有的随机结果投影测量叠加的量子态的光。首先，我们使用编码在空间光调制器上的多路复用全息图来将下转换的光子空间映射到光路的叠加上。这使我们能够对映射过程进行全数字控制，我们可以定制以实现任何期望的概率分布。更重要的是，我们使用这种方法来解释我们的传输和检测系统中存在的任何偏差，放弃了耗时和低效的无偏算法的需要。我们的QRNG实现了每光子$\text{H}_{\text{min}}=0.9991\pm0.0003$比特的最小熵，并通过了NIST统计测试套件。此外，我们扩展我们的方法来实现QRNG的基础上纠缠在他们的轨道角动量（OAM）自由度的光子。数字全息图和任意OAM组合的投影测量的这种组合使我们能够生成具有任意分布的随机数，实际上在保持固有量子不可再现性的同时定制系统的熵。这种技术允许访问更高维的OAM希尔伯特空间，为每个光子生成多个随机比特开辟了一条途径。
2020-07-15 physics.optics quant-ph
Quantum walks and wavepacket dynamics on a lattice with twisted photons
量子行走是近年来出现的一种动态模拟复杂量子系统、纠缠产生和量子计算的典型过程。目前，量子行走的光子实现主要基于真实空间中的多路径干涉方案。在这里，我们报告的实验实现的离散量子行走发生在轨道角动量空间的光，无论是一个光子和两个同时光子。与以前的实现方式相比，整个过程在单个光束中发展，不需要干涉仪;它需要光学资源随步骤的数量线性缩放;并且它允许灵活控制输入和输出叠加状态。利用后者的性质，我们通过模拟高斯波包的量子动力学，探索了系统在动量空间的能带结构和相关的自旋轨道拓扑特征。我们的演示介绍了一种新的通用光子平台的量子模拟。
2015-04-22 physics.optics quant-ph
Underwater Quantum Key Distribution in Outdoor Conditions with Twisted Photons
量子通信已经在光纤和自由空间中成功实现[1-3]。光纤系统虽然具有快速密钥速率和低量子误码率（QBER）的能力，但在没有建立光纤链路的情况下与目的地通信是不切实际的[4]。自由空间量子信道可以克服这些限制，并随着卫星到地面链路的出现而达到长距离[5-8]。在城市内部条件下，也实现了更短的视线自由空间链路[2，9]。然而，由折射率的局部波动引起的湍流通过增加误差和损耗而成为主要挑战[10]。最近，人们对研究水下量子信道的可能性产生了兴趣，它可以在潜水器和船只之间提供全球安全通信信道[11-13]。在这里，我们调查的影响，湍流的水下量子信道在室外条件下使用扭曲的光子。我们研究了湍流对传输QBER的影响，并在水下量子信道中比较了不同的QKD协议，显示了高维编码方案的可行性。我们的工作可能为潜水器之间的安全高维量子通信开辟道路，并为潜在的潜水器到卫星的量子通信提供重要的输入。
2018-01-31 physics.optics quant-ph
Twisted superfluids in moving frame
在螺旋波导中填充超流体，可以将参考系$\vec Ω_{\oplus}$的转动转化为原子系综的线性位移，反之亦然，参考系$\vec V$的线性位移初始化系综的转动$\vec Ω_{\oplus}$.在具有弱调制引力势的平均场Gross-Pitaevskii方程中，宏观波函数$Ψ$的精确解证明了$redshift$相因子的出现.对于由具有高角动量$L_z=\pm \ell \hbar \sim \pm \hbar \cdot 10^{3 ÷4}$的相位共轭光涡旋形成的螺旋波导，与传统的非奇异物质波干涉术相比，可以期望通过包含$2 \ell$的因子显著改善相位灵敏度$δϕ$。
2023-01-23 nlin.PS quant-ph
On-chip polarization-encoded single-qubit gates with twisted waveguides
本文发展了飞秒激光直写扭曲波导的严格理论，证明其能在满足设计约束下实现任意偏振变换，为片上偏振编码信息处理提供了低成本、易原型的稳健构建模块。
2023-07-10 physics.optics quant-ph
Round-Robin Differential Phase-Shift Quantum Key Distribution with Twisted Photons
量子密钥分发（QKD）为两个个体提供了安全加密的消息通信的可能性。自1984年Bennett和Bennard提出量子密钥分配以来，量子密钥分配一直是人们深入研究的结果。一个技术挑战是监测QKD系统中的信号干扰，以将信息泄漏限制在不想要的窃听者。最近，循环差分相移（RRDPS）协议，它编码的信息位在一个高维的状态空间，被提出来解决这个问题。自其引入以来，RRDPS协议的许多实现都是使用相干脉冲串来演示的。在这里，我们提出并实验证明了RRDPS协议的实施使用光子轨道角动量自由度。特别是，我们表明，爱丽丝的生成阶段和鲍勃的检测阶段可以减少到一个单一的阶段元素，大大简化了其实施。我们的计划提供了一个实际的演示RRDPS协议，这将抑制需要在自由空间信道中的信号干扰监测。
2018-03-01 physics.optics quant-ph
How gravitational fluctuations degrade the high-dimensional spatial entanglement
携带轨道角动量的扭曲光子是未来星际通信的有力候选者。然而，引力涨落在时空中无处不在。因此，一个基本的问题自然产生的引力涨落如何影响的相干性和高维OAM纠缠的程度时，扭曲的光子穿越弯曲时空的纹理。在这里，我们考虑协变标量Helmholtz方程和Minkowski度规的高斯分布的波动和制定解析方程描述扭曲光在拉盖尔-高斯模式空间中的运动。可以看出，在引力涨落的存在下，OAM不能保持守恒。进一步推导了星际OAM量子纠缠分布的双光子密度矩阵，并用纯度和负度表征了纠缠退化的程度.结果表明，高维的OAM纠缠更容易受到时空涨落的影响。我们相信，我们的研究结果将是具有根本意义的未来星际量子通信扭曲光子。
2022-08-08 gr-qc quant-ph
