| 基于自发参量下转换的光子轨道角动量量子纠缠 |
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| 引用本文： | 汪喜林,刘志峰,高小钦,李浩,任志成,陈超,董博文,杨雨翔,程子默,王慧田.基于自发参量下转换的光子轨道角动量量子纠缠[J].光学学报,2022,42(3):187-205. |
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| 作者姓名： | 汪喜林 刘志峰 高小钦 李浩 任志成 陈超 董博文 杨雨翔 程子默 王慧田 |
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| 作者单位： | 南京大学固体微结构物理国家重点实验室,南京大学物理学院,人工微结构科学与技术协同创新中心,江苏南京210093,渥太华大学物理系,加拿大渥太华,K1N 6N5 |
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| 基金项目： | 国家自然科学基金(11922406)；;国家重点研发计划(2019YFA0308700、2020YFA0309500)；;广东省重点领域研发计划(2020B0303010001)； |
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| 摘 要： | 作为光子重要自由度之一，轨道角动量(OAM)在光量子信息研究中占据着重要地位。将其与偏振等光子的其他自由度相结合，可实现多自由度光量子信息处理。此外，由于其具有天然的离散高维属性，故其是开展高维量子信息处理研究的最佳自由度之一。基于自发参量下转换非线性光学过程能够便捷地获得OAM纠缠源。近年来，光子OAM量子纠缠的研究受到了广泛关注，在多自由度、高维和多光子等多个方向都取得了重要进展。然而，该领域尚有诸多悬而未决的关键科学问题亟须深入研究，包括如何实现高效高质的OAM分离，如何实现更高维度的频率转换，如何提升多自由度纠缠源的品质，如何获得更多维度、更多光子的高维纠缠态以及如何构建可行的高维量子门等。从光子OAM最基本的二维操纵着手，综述了单光子OAM量子态调控、双光子及多光子OAM纠缠操纵。围绕多自由度、大角动量和高维等特性，从生成、调控、测量及应用等角度系统讨论了光子OAM量子纠缠。同时，探索了解决本方向关键科学问题的一些可能解决途径。
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| 关 键 词： | 量子光学 量子信息 光子轨道角动量 自发参量下转换 量子纠缠 多自由度纠缠 高维量子纠缠 |
Quantum Entanglement with Photonic Orbital Angular Momentum Based on Spontaneous Parametric Down-Conversion |
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| Wang Xilin,Liu Zhifeng,Gao Xiaoqin,Li Hao,Ren Zhicheng,Chen Chao,Dong Bowen,Yang Yuxiang,Cheng Zimo,Wang Huitian.Quantum Entanglement with Photonic Orbital Angular Momentum Based on Spontaneous Parametric Down-Conversion[J].Acta Optica Sinica,2022,42(3):187-205. |
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| Authors: | Wang Xilin Liu Zhifeng Gao Xiaoqin Li Hao Ren Zhicheng Chen Chao Dong Bowen Yang Yuxiang Cheng Zimo Wang Huitian |
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