Postselection-Free Cavity-Enhanced Narrow-Band Orbital Angular Momentum Entangled Photon Source
本文提出在精密控制的腔中利用OAM守恒SPDC过程，首次实现无后选择的腔增强窄带OAM纠缠光子源，并进一步获得高保真偏振纠缠和OAM-偏振超纠缠，为基于量子存储的远距离量子通信提供高效光源。
2025-02-08 physics.optics quant-ph
Tuning the probability detection of OAM entangled photons in Helical Ince-Gauss modes
本文通过理论和实验分析，展示了利用螺旋因斯-高斯模式基的椭圆率参数可调谐OAM纠缠光子对的探测概率，并分别最大化两个对称贝尔态的概率，实验验证了相关性质。
2025-07-09 physics.optics quant-ph
Entangled Bessel beams
在Bessel-Gauss（BG）基下研究了轨道角动量（OAM）纠缠。BG模式具有易于调节的径向尺度，为OAM纠缠提供了比拉盖尔-高斯（LG）模式更有利的基础。在BG模式方面的OAM带宽可以通过选择特定的径向模式来增加，并且导致频谱的平坦化。光谱的平坦化允许更高的纠缠。我们证明了增加的纠缠BG模式进行贝尔型实验和违反适当的Clauser霍恩Shimony霍尔特（CHSH）不等式。此外，我们还重建了高维纠缠BG模的量子态。
2012-08-31 physics.optics quant-ph
Transverse orbital angular momentum and polarization entangled spatiotemporal structured light
本文实验验证了横向轨道角动量不同时空拓扑荷间的正交性，并据此提出并表征了一类新型t-OAM与偏振纠缠的时空结构光，推动高维经典纠缠策略发展。
2025-02-07 physics.optics quant-ph
Quantum coherence of an orbital angular momentum multiplexed continuous-variable entangled state
轨道角动量复用纠缠态是实现高维量子信息处理的重要量子资源。本文对OAM复用连续变量纠缠态的量子相干性进行了实验量化，并描述了其在噪声环境中的演化。我们证明了在噪声信道中，带有拓扑电荷$l=1$和$l=2$的OAM复用CV纠缠态的量子相干性与带有$l=0$的高斯模的量子相干性相同.此外，我们还证明了OAM复用纠缠态的量子相干性对噪声的鲁棒性，即使纠缠的突然死亡也是如此。我们的结果为OAM复用CV纠缠态在噪声环境中的量子相干性应用提供了参考。
2022-04-02 quant-ph
Engineering walk-off-induced orbital angular momentum spectrum in spontaneous parametric downconversion
University of Rochester（罗切斯特大学）；The Institute of Optics, University of Rochester（罗切斯特大学光学研究所）；University of Ottawa（渥太华大学）
本文研究了自发参量下转换中泵浦行走偏移对轨道角动量守恒的影响，推导了总轨道角动量分布与泵浦行走偏移角的标度关系，提出了利用空间行走偏移工程化量子态的方法。
2026-03-19 physics.optics quant-ph
Direct transfer of classical non-separable state into hybrid entangled two photon state
混合纠缠态是一种在粒子对的不同自由度之间存在纠缠的量子态，在量子信息科学和通信协议中具有重要的应用价值。在不同的自由度中，利用偏振和轨道角动量（OAM）编码的混合纠缠态可以产生量子比特-量子比特纠缠态，具有很高的OAM量子的宏观纠缠，提高遥感中的角分辨率。到目前为止，这种混合纠缠态是通过使用高保真偏振纠缠态和随后使用合适的模式转换器（如空间光调制器）在复杂的实验方案中压印选定量的OAM来产生的。考虑到纠缠源具有微弱的光子数，在使用衍射光学元件的OAM压印期间的光子损失限制了这种混合态在实际应用中的使用。本文报道了一个简单的实验方案，通过泵浦光的经典不可分态在参量下转换过程中的直接转移，实现了偏振态和OAM态的混合纠缠态。作为原理的证明，利用OAM模l=3的局域不可分泵浦态，我们制备了纠缠见证参数为W-1.25的量子混合纠缠态。通过适当选择抽运光的不可分态，一般方案可以在两个不同量子数的光子之间产生混合纠缠态。
2016-11-26 quant-ph
Study of multiple degrees of freedom entanglement in optical fiber
针对光纤中携带轨道角动量的高维纠缠易退相干的问题，研究通过q板制备偏振-OAM混合纠缠态，利用偏振自由度调制OAM自由度，减缓传输中保真度下降，为提升光纤OAM态传输保真度提供理论指导。
2024-04-17 quant-ph
Non-monotonic dependence of OAM Schmidt spectrum on crystal thickness
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）
该研究实验发现OAM施密特谱随非线性晶体厚度的非单调变化，揭示了空间走离效应的作用，为高维纠缠态产生提供了重要启示。
2026-08-10 physics.optics quant-ph
Two-Photon Spiral Imaging with Correlated Orbital Angular Momentum States
介绍了相关双光子螺旋成像的概念。首先分析了关联光子对的联合轨道角动量谱。由光子对进行的互信息进行评估，它示出，当一个对象被放置在一个光束路径的互信息的值是强烈依赖于对象的形状，并密切相关的旋转对称的程度存在。分析了目标对OAM相关性的影响，提出了相关螺旋成像方法。我们首先提出了一个版本，使用参数下转换，其中纠缠的光子对具有相反的OAM值的产生，放置在一个光束的路径中的对象。然后，我们提出了一个经典的（相关的，但非纠缠）版本。讨论了经典组态与纠缠组态的相关问题和优点。提出了利用双光子OAM探测实现压缩成像，以较少的测量数据重建稀疏目标的前景。
2012-01-26 physics.optics quant-ph
High Capacity Quantum Key Distribution via Hyper-Entangled Degrees of Freedom
量子密钥分发（QKD）一直是应用量子效应解决现实世界问题的一个有前途的领域。但是，两个主要障碍阻碍了广泛的应用：低安全密钥生成率和短可实现的操作距离。在本文中，提出了一种新的物理机制来处理这些问题的第一个：在一个超纠缠系统（参数下转换）的不同自由度之间的相互作用是用来增加可用于密钥生成的希尔伯特空间维数，同时保持安全性。基于偏振的Bell测试提供安全检查，而轨道角动量（OAM）和总角动量（TAM）提供更高的密钥生成速率。在每次试验中随机决定是否测量TAM或OAM。TAM与OAM和极化的并发非交换性为量子安全提供了物理基础。TAM测量将偏振与OAM联系起来，因此如果合法参与者测量OAM，而窃听者测量TAM（反之亦然），则偏振纠缠丢失，从而暴露窃听者。与其他基于OAM的QKD方法相比，不需要OAM基之间复杂的主动切换;相反，通过分束器的被动切换与偏振基之间简单得多的主动切换相结合，使得在高OAM下的实现更实用。
2014-06-25 quant-ph
Generation of subnatural-linewidth orbital angular momentum entangled biphotons using a single driving laser in hot atoms
本文提出在热铷原子蒸气中仅用单一驱动激光，通过自发四波混频和OAM守恒直接产生亚自然线宽轨道角动量纠缠双光子，实验测得保真度95.7%、并发度0.926，方案显著简化并首次在热原子系统中实现。
2024-05-31 quant-ph
Orbital angular momentum-entanglement frequency transducer
纠缠态是实现量子隐形传态、安全密钥分配、计量学和量子计算等任务的重要资源。为了有效地在不同的量子系统之间建立纠缠并在它们之间共享信息，在保持其量子特性的同时在不同波长的量子态之间进行转换的频率转换器是必不可少的。在光子轨道角动量OAM自由度中编码的信息在利用单个光子的信息承载能力中是优选的，因为其尺寸是无限的。首次报道了一种工作波长为1558.3 ~ 525 nm的OAM量子比特、OAM偏振混合纠缠态和OAM纠缠态的量子换能器。非经典性质和纠缠证明以下的转换过程中进行量子断层扫描，干涉，和贝尔不等式测量。我们的研究结果表明，在光子OAM自由度中运行的不同量子系统之间创建纠缠链路的能力，这对于构建高容量OAM量子网络具有重要意义。
2016-05-30 physics.optics quant-ph
Angular Schmidt spectrum of entangled photons: derivation of an exact formula and experimental characterization for non-collinear phase matching
我们推导了由参量下转换（PDC）产生的轨道角动量（OAM）纠缠态的角施密特谱的精确公式。我们表明，我们的公式产生真正的理论频谱没有任何收敛问题，因为已经与以前推导的公式的情况。此外，我们使用这个公式来实验表征的角度施密特光谱的非共线PDC。我们报告的测量非常广泛的角度施密特光谱对应的角度施密特数高达233，据我们所知，这是迄今为止报道的最高数字。我们的研究对于基于OAM的量子信息应用具有重要意义。
2018-07-04 physics.optics 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
Entanglement of Vector-Polarization States of Photons
光子可以具有均匀偏振并且可以携带量子化的轨道角动量（OAM）。光子纠缠已经在不同的自由度下实现，如偏振和OAM。利用一对正交偏振态的反旋性，量子化OAM可以产生具有空变偏振结构的“量子化”矢量偏振态。因此，可以将偏振自由度从二维空间扩展到无限维离散希尔伯特空间。利用具有空变偏振结构的矢量场的空间模，提出了一类矢量偏振纠缠Bell态。提出了一种利用Sagnac干涉仪制备矢量偏振纠缠Bell态的方案。我们还设计了一个用于识别矢量偏振纠缠Bell态的分析器。这类纠缠对于量子信息科学和技术以及量子理论的基本问题都具有重要意义，因为它具有增加信息容量的优点。
2015-12-02 physics.optics quant-ph
Multiplexing heralded single-photon in orbital angular momentum space
先驱单光子源（HSPS）以其独特的单光子纯度和稳定性成为光子量子信息处理的重要光源。在这里，我们第一次提出了一个理论制度，以提高预示单光子产生的多路复用的自由度的轨道角动量（OAM）的下转换的纠缠光子对从非线性晶体发射。在实验上，通过复用三种OAM模式进行了原理验证实验。我们在单光子速率下实现了47 $\%$的增强。二阶自相关函数$g^{(2)}(0)<0.5$确保了我们的多路复用预示的单光子具有良好的单光子纯度。我们进一步指出，通过在OAM空间中产生高维纠缠态并对其进行高效排序，可以构造出高质量的OAM复用HSPS。我们的方法可以接近一个好的具有确定性的HSPS。
2019-07-02 physics.optics quant-ph
Manipulating quantum states with aspheric lenses
我们提出了一个实验演示，以操纵的宽度和位置的下转换光束腰。我们的结果可以用来设计双光子轨道角动量纠缠态（如集中态）和厄米-高斯（HG）模纠缠态。
2005-07-11 quant-ph
Generation of hybrid polarization-orbital angular momentum entangled states
混合纠缠态在粒子对的不同自由度之间表现出纠缠，因此可以用于通信信道具有不同特性的非对称光量子网络。报道了利用偏振纠缠态的自发参量下转换源和偏振-轨道角动量（OAM）转移器，首次在实验上实现了偏振-轨道角动量（OAM）混合纠缠态.利用量子态层析技术对产生的量子态进行了表征。最后，观察到混合双光子系统违反贝尔不等式。
2011-03-18 quant-ph
Supersensitive measurement of angular displacements using entangled photons
我们表明，使用具有非零轨道角动量（OAM）的纠缠光子增加了使用干涉仪进行角位移测量的分辨率和灵敏度。利用4 $\times$ 4矩阵方法研究了纠缠OAM模的传输，分析了两个和四个纠缠光子的测量方案，得到了这些方案的分辨率和灵敏度的显式表达式.我们发现角位移测量的分辨率随着$Nl$的增加而角灵敏度随着$1/(2Nl)$的增加而增加，其中$N$是纠缠光子的数量，$l$是轨道角动量模指数的大小。这些结果比用每个光子携带$l\hbar$的轨道角动量的$N$非纠缠光子可以获得的结果有所改进
2010-11-12 physics.atom-ph physics.optics quant-ph
Air-core fiber distribution of hybrid vector vortex-polarization entangled states
量子通信中最重要和最具挑战性的任务之一就是如何在远距离的两个量子点之间分配纠缠态。利用光纤链路实现光子纠缠态的分布是实现量子网络的基础。在各种自由度中，轨道角动量（OAM）由于其编码高维量子态的天然能力而被认为是最有前途的自由度之一。在这篇文章中，我们从实验上证明了混合偏振矢量涡旋纠缠光子对的光纤分布。为此，我们利用最近开发的空芯光纤，支持OAM模式。通过在光纤传输后的偏振OAM希尔伯特空间中进行量子态层析成像，以及违反贝尔不等式和多体纠缠测试，证明了纠缠态的高保真度分布.目前的结果打开了新的场景，量子应用相关的复杂状态可以通过利用光的矢量性质传输。
2019-03-08 quant-ph
Entanglement dynamics of light's orbital angular momentum under a Lorentz boost
本研究探讨了在洛伦兹变换下光子轨道角动量纠缠的动力学变化，发现其纠缠特性依赖于观察者并提出关于纠缠态时空不变性的新问题。
2025-12-15 physics.optics quant-ph
High-dimensional maximally entangled photon pairs in parametric down-conversion
针对无限OAM基矢高维子空间中难以直接生成最大纠缠态的问题，提出同时利用泵浦光束空间分布和晶体非线性轮廓的方法，无需额外空间滤波即可生成最大纠缠态，并以d=3和d=5为例进行了演示。
2024-09-27 quant-ph
Room-temperature on-chip orbital angular momentum single-photon sources
携带轨道角动量（OAM）的片上光子源在经典和量子体系中都需要高容量的光学信息处理。然而，目前开发的集成OAM源主要限于经典机制。本文中，我们展示了一个室温片上集成OAM源，该源发射出准直良好的单光子，单光子纯度为g（2）（0）= 0.22，携带纠缠的自旋和轨道角动量态，并形成两个空间分离的纠缠辐射通道，具有不同的偏振特性。OAM编码的单光子是通过有效地耦合发散的表面等离子体激元激发与确定性定位的量子发射器通过阿基米德螺旋光栅。我们的OAM单光子源弥合了传统OAM操作和非经典光源之间的差距，使高维和大规模的光子量子系统用于信息处理。
2021-04-02 cond-mat.mes-hall physics.app-ph physics.optics
Complete orbital angular momentum Bell-state measurement and superdense coding
量子协议对信道容量的要求决定了对大尺度纠缠量子态的访问。高维轨道角动量（OAM）纠缠态作为一种很有希望的候选态已经被实现，但在每个子空间中只能分辨出四个OAM Bell态中的一个。在这里，我们展示了完整的OAM贝尔状态测量（OAM-BSM）在一个单独的子空间中的第一个实现，通过寻找合适的酉矩阵执行仅使用线性光学和打破四个OAM贝尔状态的退化在辅助偏振维。我们进一步实现了超密集编码，通过我们的完整的OEMBSM的平均成功率约为82%，信道容量约为1.1（4）比特。该工作为进一步提高信道容量和扩展OAM量子态在量子信息中的应用开辟了一个窗口。
2017-09-12 quant-ph
High-Dimensional Entanglement of Photonic Angular Qudits
我们提出了一种方法，用于产生纠缠光子态在高维中，所谓的量子点，利用量子相关的轨道角动量（OAM）纠缠光子，通过自发参量下转换产生。包含$N$角狭缝的衍射掩模放置在孪生光子的路径中，定义了$N^2$维的量子点空间，由OAM纠缠光子的替代路径跨越。我们用共现的方法量化了路径纠缠光子的高维纠缠，并给出了一个适用于纯态的解析表达式。我们报告的数值结果作为一个函数的角孔径的情况下，高维OAM纠缠和高维路径纠缠的情况下，产生的$N \times M$角狭缝的并发。我们的研究结果为制备和表征高维纠缠量子态提供了新的手段，这是量子模拟和量子信息协议的基础资源。
2021-10-14 quant-ph
Erasing the orbital angular momentum information of a photon
具有物理狭缝形式路径的量子擦除器已被广泛研究，并被证明有助于探索量子力学中的波粒二象性。在这里，我们用轨道角动量（OAM）的抽象路径代替物理路径（狭缝）。利用光子的自旋-轨道混合纠缠，我们证明了光子的OAM内容可以用其中一个纠缠对的互补偏振投影来擦除。结果是方位角条纹的出现（消失）取决于\which -OAM”信息是否被擦除。我们将这一概念扩展到延迟测量方案，并表明OAM信息和条纹可见度是互补的。
2017-02-21 physics.optics quant-ph
Spatially dependent atom-photon entanglement
研究了闭环三能级$V$型量子系统中拉盖尔-高斯光束作用下的原子-光子纠缠。我们考虑了两种上能级为简并和非简并的方案：第一种方案考虑了由于自发发射引起的量子干涉效应，第二种方案在非简并的方案中对上能级跃迁施加微波平面波。结果表明，两种方案中的原子-光子纠缠都依赖于光场的强度分布和轨道角动量，因此不同轨道角动量的拉盖尔-高斯光束可以产生不同的空间相关纠缠图样.而涡旋光束的中心由于光强为零，不存在纠缠。结果表明，原子间的纠缠及其在原子盒不同点的自发发射可以通过外加场的OAM来控制。此外，我们的数值计算结果表明，局域最大纠缠度峰的数目取决于所施加的光场的OAM。看来，本文的结果将极大地促进OAM的确定，并可能在量子信息处理中得到广泛的应用。
2018-03-06 physics.optics quant-ph
Decoherence of orbital angular momentum entanglement in a turbulent atmosphere
利用微元传播方法，将纠缠光子态在湍流大气中的演化过程表示为一组耦合的一阶微分方程。用轨道角动量基描述态的密度矩阵。虽然分析是在单色光场的近轴极限下进行的，但形式主义是全面的，因为它不需要任何关于湍流强度的假设，并且可以包含湍流的任何光谱模型。作为比较例，考虑纠缠量子比特OAM双光子态的情况。
2010-09-28 physics.optics quant-ph
Distribution of high-dimensional orbital angular momentum entanglement at telecom wavelength over 1km of optical fibre
在量子信息处理中，高维纠缠在提高信道容量和抗噪声能力方面有着巨大的潜力。然而，它的分布是一项具有挑战性的任务，对其应用施加了严格的限制。在这里，我们报告的三维轨道角动量（OAM）纠缠通过1公里长的光纤的第一个分布。利用主动稳定相位预补偿技术，我们成功地将一个三维OAM纠缠光子对中的一个光子传输到光纤中。相对于三维最大纠缠态（MES），分布式OAM纠缠态仍表现出高达71%的保真度.此外，我们证明了高维量子纠缠通过违反广义贝尔不等式而在输运过程中存活，得到了$\sim3$标准差与$I_{3}=2.12\pm0.04$的违反.我们开发的方法可以扩展到更高的OAM维数和更大的距离原则上。我们的研究结果为未来基于OAM的高维长距离量子通信迈出了重要的一步。
2019-10-29 quant-ph
Generation of orbital angular momentum through twisted Variable retarders
偏振光通过扭曲的特殊波片后，呈现出SAM和OAM的纠缠态。本文从纠缠态量子处理的角度研究了可变环形和线性延迟器（VCR和VLR）。有趣的是，这里已经讨论了与OAM的扭曲相关增益相关联的几何相位。作为VLRs的一个应用，我们用纠缠态并发的新物理方法解释了连续天线阵（QHQ）波前逐渐变平的原因。
2017-05-11 quant-ph
Multi-modes Bessel-Gaussian-Orbital Angular Momentum Beams Quantum Holography
College of Physics, Hangzhou Dianzi University（杭州电子科技大学物理学院）；State Key Laboratory of Quantum Optics and Quantum Optics Devices, Institute of Opto-Electronics, Shanxi University（山西大学光电研究所量子光学与量子光学器件国家重点实验室）；Zhejiang Key Laboratory of Quantum State Control and Optical Field Manipulation, Hangzhou Dianzi University（杭州电子科技大学浙江省量子态调控与光场操控重点实验室）
本文提出基于多模式贝塞尔-高斯光束的轨道角动量量子全息方案，利用纠缠光子对构建量子选择全息图，并通过信号光子的模式参数实现信息重建，提升多路复用维度和编码能力。
2026-04-16 physics.optics quant-ph
Four-photon orbital angular momentum entanglement
两个以上粒子之间的量子纠缠对于量子力学的基础问题和即将到来的量子信息技术是必不可少的。到目前为止，已经有多达14个二维量子比特被纠缠，如果人们也可以证明两个以上粒子的高维离散特性的纠缠，那么仍然存在一个悬而未决的问题。一个有前途的路线是使用光子轨道角动量（OAM），这使得新的量子信息协议的实施，并从根本上新的量子态的研究。到目前为止，只有两个这样的多维粒子纠缠在一起，尽管维度不断增加。在这里，我们使用脉冲自发参量下转换（SPDC）产生光子四联体纠缠在他们的OAM，或横向模式的自由度，并见证真正的多体迪克型纠缠。除了解决基础问题外，这还可以在量子精密测量、成像和秘密共享方面找到应用。
2015-08-06 physics.optics quant-ph
Orbital angular momentum based intra- and inter- particle entangled states generated via a quantum dot source
Sapienza Università di Roma（罗马大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Università di Napoli Federico II（那不勒斯费德里科二世大学）
本文利用量子点源生成具有轨道角动量的单光子态，通过内联和外联纠缠实验实现高维量子态制备。
2022-11-09 quant-ph
Engineering of maximally entangled orbital angular momentum states via path identity
针对基于轨道角动量的路径身份纠缠缺乏态分布工程化设计研究的空白，结合泵浦光空间工程与路径身份方法确定最大纠缠态最优维度，揭示高维目标态保真度限制并证明两类双光子纠缠态等价，助力高维最大纠缠态优化制备。
2025-11-14 quant-ph
Orbital Angular Momentum embedded Einstein Podolsky Rosen Entanglement Generated from Cold Atoms
Einstein Podolsky Rosen（EPR）纠缠量子态不仅在量子力学的基础研究中具有重要意义，而且在量子信息的信息处理中也具有重要意义。以前的EPR纠缠态演示是用等相位波前的光子构建的。更复杂的情况下，结构化的波前还没有被调查。在这里，我们报告的第一个实验演示的EPR纠缠光子对携带轨道角动量（OAM）信息，导致OAM嵌入EPR纠缠态。我们测量了投影下的鬼干涉对相对相位的依赖性的动力学。另外，在OAM和EPR位置动量空间中重构的矩阵在高维中表现出特殊的超纠缠。
2017-09-06 quant-ph
Quantum remote sensing of angular rotation of structured objects
基于双光子纠缠的量子遥感技术使测量和探测可以在非本地和远程进行。然而，很少有人注意到实现一种非接触的方式来感测真实物体的角旋转，这是迈向实际应用的纠缠扭曲光子的精确测量的关键一步。在这里，我们使用纠缠在轨道角动量（OAM）的光子对来证明一个真实物体的角旋转可以被非局部测量。我们的实验表明，用闲频光子编码的物体的角灵敏度与信号光子的测量OAM值成正比。它提出了潜在的应用，在开发一种非接触的方式进行角度遥感的目标与定制的测量分辨率。此外，当使用具有显著不同波长的纠缠光子对时，例如一个光子是红外的，而另一个是可见的，该特征可以在感测某些光敏样本中提供潜在的应用。
2019-07-25 physics.optics quant-ph
Spontaneous down conversion in metal-dielectric interface - a possible source of polarization-entangled photons
研究了激光斜入射时金属-介质界面的自发下转换现象。在这种情况下，如果使用对应于用于产生的等离子体的Kretschmann配置的激发角，则可以以高效率产生偏振纠缠表面等离子体激元对。如果使用适当的纳米结构的金属膜，允许直接激发表面等离子体激元并满足它们与所产生的表面等离子体激元的相位匹配条件，则可以进一步提高效率。
2014-06-09 physics.optics quant-ph
Entanglement of Polarization and Orbital Angular Momentum
利用电磁场的两个重要自由度，即轨道角动量和自旋角动量，研究了双光子纠缠态。对于在相同方向上传播的光子，我们应用$\textit{entanglement duality}$的思想，并开发基于OAM或偏振的方案来进行$\textit{entanglement sorting}$。在每种情况下，纠缠都是使用适当的证人进行测试的。最后，我们将这些想法推广到三光子和四光子纠缠态。
2015-02-06 quant-ph
Orbital-Angular-Momentum Entangled Photon Emission from Circular Currents in Semiconductor-Superconductor Structures
Technion Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
本文研究了半导体超导结构中环形电流诱导的超导发光二极管（SLED）在载流子复合时发射环状角动量（OAM）纠缠光子对的现象，结合宏观Ginzburg-Landau理论和微观BCS理论，展示了如何通过超导序参量的空间相位分布实现OAM纠缠光子的生成，为超导量子比特信息传输到光子通道提供了新方法。
2026-05-19 cond-mat.supr-con quant-ph
Quantum Key Distribution with High Order Fibonacci-like Orbital Angular Momentum States
利用光子的轨道角动量（OAM）态可以将量子通信中的编码空间扩展到高维空间，从而提高信道容量和保密性。本文提出了一种利用OAM态实现大容量量子密钥分发的新方法。所提出的方法的创新依赖于一种独特类型的纠缠光子源，该纠缠光子源产生具有随机分布在高阶Fiboncci类数之间的OAM的纠缠光子，以及用于有效共享密钥的新物理机制。这种纠缠与高阶Fibonacci序列的数学性质的组合提供了对光子数分裂攻击免疫的QKD协议，并且允许从少量光子安全地生成长密钥。与其他方案不同，不需要参考系对齐和生产和检测碱基的主动调制。
2020-12-28 quant-ph
Two-photon optics of Bessel-Gaussian modes
本文研究高斯泵浦光自发参量下转换产生的贝塞尔-高斯模的几何双光子光学。我们提供了一个一般的理论表达式的轨道角动量（OAM）的频谱和施密特数在此基础上，并显示如何这可能会有所不同的径向自由度，连续参数贝塞尔-高斯模式的控制。作为测试，我们首先实现了一个反投影技术，经典预测，通过实验，三个全息掩模，闪耀轴棱锥，二元轴棱锥和二元贝塞尔函数产生的贝塞尔-高斯模式的量子关联。然后，我们继续使用二进制贝塞尔掩模测试下转换光子的理论。我们通过实验量化了可用的OAM模式的数量，并证实了OAM频谱平坦化和OAM带宽随之增加的理论预测。这些结果对量子态的维数控制具有重要意义。
2013-06-12 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
Generation of polarization-entangled counter-propagating photons with high orbital angular momentum
提出一种基于光纤的高阶OAM偏振纠缠光子源，通过四波混频产生纠缠光子对，并利用helical gratings转换为高OAM模式，实现了对联合光谱幅度的鲁棒控制。
2024-10-15 quant-ph
Spatio-spectral control of spontaneous emission
提出一种利用携带轨道角动量的光学涡旋与四能级原子耦合实现自发辐射空间-光谱控制的方案，揭示了多种光谱峰行为，为量子级发射特性调控提供新见解。
2024-08-22 physics.atm-clus physics.optics quant-ph
Engineering of multi-dimensional entangled states of photon pairs using hyper-entanglement
多维纠缠态在某些量子信息处理中被证明具有更强大的功能。本文利用自发参量下转换（SPDC）产生的下转换光子来设计多维纠缠态。还可以产生一种多自由度多维Greenberger-Horne-Zeilinger（GHZ）态。超纠缠光子在能量-时间、偏振态和轨道角动量（OAM）上纠缠，可以用来增加系统的维数和研究高维纠缠态。
2005-02-01 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
Experimental realization of large-alphabet quantum key distribution protocol using orbital angular momentum entanglement
实验证明了一种利用轨道角动量纠缠光子对的量子密钥分发（QKD）协议。在我们的协议中，Alice和Bob分别用空间光调制器（SLM）在每个纠缠对上调制他们的OAM状态。Alice在她的SLM中使用固定相位全息图，而Bob设计$N$不同的合适的相位全息图，并使用它们来表示他的SLM中的基于$N$的信息。巧合的是，Alice可以完全检索Bob发送的密钥流，而无需信息协调或隐私放大。我们报道了N=3时，OAM本征模l=1和l=-1的扇形态的实验结果。我们的实验表明，对于三种不同的关键元素，符合率处于相对不同的值区域。通过该协议，Alice可以完全恢复Bob的密钥.最后，我们讨论了该协议在轻型攻击和一般攻击下的安全性。
2012-05-04 quant-ph
Full Schmidt characterization of spatiotemporally entangled states produced from spontaneous parametric down-conversion
Indian Institute of Technology Ropar（印度理工学院罗帕尔分校）
本研究利用旋转对称性降低计算复杂性，实现了由自发参量下转换生成的时空纠缠态的完整Schmidt分解，揭示了具有轨道角动量的Schmidt模式及谱特性。
2026-02-08 physics.optics quant-ph
Increasing the dimension in high-dimensional two-photon orbital angular momentum entanglement
利用光子轨道角动量（OAM）状态空间的固有D维纠缠的任何实际实验都受到检测系统的模式容量的影响。我们表明，给定这样的约束，测量，纠缠OAM模式的数目在光子对产生的自发参量下转换（SPDC）可以最大限度地调整相位匹配条件的SPDC过程中。我们证明了OAM相关谱的半宽增加了2倍，从10增加到20，后者意味着\approx 50维双光子OAM纠缠。利用相关性的共轭变量，角位置，我们测量并发值0.96和0.90的两个相位匹配条件，表示二分，D维纠缠，其中D是可调的。
2012-05-09 quant-ph
Dissipative creation of three-dimensional entangled state in optical cavity via spontaneous emission
我们提出了一个耗散方案，通过自发发射将两个$^{87}Rb$原子设计成三维纠缠态。基态之间通过微波场的耦合和自发发射引起的耗散的结合使得当前方案具有确定性，并且总是可以在没有态初始化的情况下获得稳定的纠缠态。此外，该方案在原理上可以直接推广到制备$N$维纠缠态。
2013-12-01 quant-ph
Quantum Information with Even/Odd States of Orbital Angular Momentum of Light
讨论了利用光子轨道角动量的偶/奇态来实现量子信息任务的可能性。研究了OAM中单光子量子比特态和双光子纠缠态在奇偶基下的演化。本文提出了一种奇偶基上的层析成像和一般投影测量方法。在一般的射影测量下，利用Bell不等式给出了Bell破坏和量子密码学。我们还描述了偶/奇OAM态的超纠缠和混合纠缠以及偏振，这可以应用于超密集编码等量子协议的实现。
2016-07-21 quant-ph
Polarization-entangled photon pair sources based on spontaneous four wave mixing assisted by polarization mode dispersion
基于光子的量子比特和集成光子电路已经实现了量子信息处理（QIP）的演示，这有望改变我们计算和通信的方式。为此，偏振纠缠光子对态的源是一种重要的使能技术，特别是对于基于偏振的协议。然而，这样的状态很难在集成光子电路中制备。可缩放半导体源通常依赖于非线性光学效应，其中偏振模色散（PMD）使纠缠降级。在这里，我们直接在AlGaAs波导中产生偏振纠缠态，PMD的帮助下，没有任何补偿步骤。我们进行量子态层析成像和报告的原始并发高达0.91 $\pm$ 0.01中观察到的1100 nm宽的波导。该方案允许直接贝尔态生成与观察到的最大保真度为0.90 $\pm$ 0.01从800 nm宽的波导。我们的演示为在大规模量子光子电路中实现偏振编码协议的源铺平了道路。
2017-03-07 physics.optics quant-ph
Quantum Storage of Orbital Angular Momentum Entanglement in an Atomic Ensemble
构建光子纠缠的量子存储器是实现量子通信和网络的关键。除了可以实现高信道容量的通信外，高维空间的纠缠光子在量子信息和基础物理领域中有着广泛的应用，因此备受关注。二维空间中的纠缠光子已经被存储在不同的系统中，但在高维空间中的纠缠光子对的存储还未见报道。在这里，我们报告的第一个实验实现存储的纠缠轨道角动量（OAM）状态通过一个远离共振双光子跃迁（FORTPT）在冷原子系综。我们在二维子空间中重建了一个后选择的OAM纠缠态的矩阵密度，保真度为90.3% ± 0.8%，在程序存储时间后得到Clauser，Horne，Shimony和Holt不等式参数S = 2.41 ± 0.06.所有结果都清楚地显示了在储存期间缠结的保持。此外，我们还首次实现了利用FortPT存储真实的单光子。
2014-04-02 quant-ph
