1 西安交通大学物理学院, 陕西 西安 710049
2 陕西省量子信息与光量子器件重点实验室, 陕西 西安 710049
光子轨道角动量具有光学涡旋结构和高维特性, 在经典和量子领域都展示出巨大的应用潜力。基于本课题组的研究工作, 综述了如何在实验上实现高维量子逻辑门, 如三比特的 Toffoli 门和 Fredkin 门等, 以及利用偏振和轨道角动量的超纠缠特性对不同模式的振幅和相位进行调制。进一步介绍了深度学习算法在坐标系未校准条件下进行光子轨道角动量模式精确识别的应用研究。此外, 还介绍了利用量子隐形传态技术实现不同光学自由度间量子态传输以及四维光子轨道角动量贝尔态的制备方案。
量子光学 量子操控 光子轨道角动量 量子信息和处理 quantum optics quantum manipulation photon orbital angular momentum quantum information and processing
1 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
2 渥太华大学物理系, 加拿大 渥太华, K1N 6N5
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。
深圳大学光电工程学院微纳光学研究所, 广东 深圳 518060
基于在光学旋涡领域的多年工作基础,分别介绍了:轨道角动量在大容量光通信中的创新应用,通过设计新型光学元器件,解决大批量轨道角动量并行独立探测的技术瓶颈;光学旋涡光束在普通光学显微镜结构下调控表面等离子激元,构建了新一代表面等离子激元显微术,该系统集超分辨宽场成像、超高灵敏度传感、超高增强拉曼光谱为一体,为生物活体细胞和分子的无标记、原位、多模式检测提供新的技术途径。
奇点光学 光子轨道角动量 光学通信 表面等离子激元显微 singular optics orbital angular momentum optical communication surface plasmon polariton microscope
清华大学 电子工程系 清华信息科学与技术国家实验室(筹), 北京 100084
利用光子轨道角动量(OAM)可以大幅度提高通信系统的频谱效率和容量, 从而满足未来通信容量不断增长的需求。以InP基半导体外延材料为基础, 设计了一种将分布反馈(DFB)半导体激光器与OAM光转换器件集成在一起的有源半导体OAM光束发射器, 并对这种结构进行了参数设计和模型仿真。
光子轨道角动量 集成光源 DFB激光器 orbital angular momentum integrated light source DFB lasers
1 北京空间机电研究所, 北京 100094
2 北京理工大学光电学院, 北京 100081
提出一种利用加载到空间光调制器的振幅型计算全息图精确测量螺旋光束轨道角动量的方法.利用平面波角谱衍射公式和柯林斯公式,对不同阶数的厄米高斯光束、拉盖尔高斯光束、贝塞尔光束经过圆孔、矩孔、三角孔等参数可调的衍射光学元件的衍射过程进行仿真.理论和实验研究了螺旋光束经过杨氏双缝和三角孔后的传输特性,并利用这两种振幅型衍射光学元件实现螺旋光束轨道角动量的测量.由于通过改变和控制加载到空间光调制器上的计算全息图可以方便和高精度地改变光学器件的结构、尺寸、所在的空间位置,因此可便捷地实现螺旋光束轨道角动量的精确测量.
全息 激光光学 光子轨道角动量 螺旋光束 计算全息光栅 空间光调制器 激光与光电子学进展
2015, 52(8): 080902
