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基于轨道角动量的多自由度W态纠缠系统
引用本文: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[J]. 物理学报, 2015, 64(14): 140301-140301. DOI: 10.7498/aps.64.140301
作者姓名:范榕华  郭邦红  郭建军  张程贤  张文杰  杜戈
作者单位: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(ml的可取值个数), 有望实现可扩容量子比特的安全通信.

关 键 词:轨道角动量  量子纠缠  W态  多自由度
收稿时间:2015-01-04

Entangled W state of multi degree of freedom system based on orbital angular momentum
Fan Rong-Hua,Guo Bang-Hong,Guo Jian-Jun,Zhang Cheng-Xian,Zhang Wen-Jie,Du Ge. Entangled W state of multi degree of freedom system based on orbital angular momentum[J]. Acta Physica Sinica, 2015, 64(14): 140301-140301. DOI: 10.7498/aps.64.140301
Authors:Fan Rong-Hua  Guo Bang-Hong  Guo Jian-Jun  Zhang Cheng-Xian  Zhang Wen-Jie  Du Ge
Affiliation:1. Guangdong Provincial Key Laboratory of Nanophotonic Functional Materials and Devices, School of Information and Optoelectronic Science and Engineering, South China Normal University, Guangzhou 510631, China;2. Guangdong Cable TV Network Co., LTD, Guangzhou 510066, China
Abstract:We propose a method of generating the three-photon W state. The method uses parametric down-conversion process and hybrid entanglement swapping from multiphoton spin-entangled states to multiphoton orbital angular momentum (OAM) entangled states, with the aid of a pair of polarization photons. They generate W state entangled in different degrees of freedom of polarization and OAM with a high-dimensional Hilbert space. By simply changing the methods of generating a polarization-OAM-linear momentum entangled W state. Our method produces two mutually symmetric W states with strong entanglement and high dimension, which is expected to realize the secure communication of extending quantum bits.
Keywords:orbital angular momentum  quantum entanglement  W state  multi degree of freedom
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