AI 中文总结
本研究针对携带轨道角动量的光场态与原子集体自旋相干态编码的两个任意维度量子比特，提出基于两次法拉第相互作用及正交分量旋转的协议生成多种纠缠操作，且均可表示为d维SWAP门的有理幂次，并计算了不同维度与纠缠能力下的变换概率。
AI 中文摘要
本文研究了作用于两个任意维度量子比特（qudit）的纠缠操作，其中一个量子比特编码在空间多模光场的态中，另一个编码在原子集体自旋相干的态中，两者均携带轨道角动量（OAM）。我们证明，在包含两次法拉第相互作用以及其间的原子和光正交分量旋转的协议中，可以生成广泛的纠缠操作。所有生成的门都可以表示为d维门$SWAP^α_d$的有理幂次。针对逻辑空间的不同维度以及逻辑门的不同纠缠能力，计算了两量子比特变换的概率。
英文摘要
The paper investigates entangling operations acting on two qudits of arbitrary dimension, with one encoded in the states of a spatially multimode optical field, the other in those of atomic collective spin coherence, both carrying orbital angular momentum (OAM). We demonstrate the generation of a wide range of entangling operations within a protocol consisting of two Faraday interactions and a rotation of atomic and light quadratures between them. All generated gates can be represented as rational powers of the d-dimensional gate $SWAP^α_d$. The probabilities of two-qudit transformations are calculated for various dimensions of the logical space and for different entangling powers of the logical gates.
