Transport and entanglement of orbital angular momentum photonic states in turbulent atmosphere
湍流大气中轨道角动量光子态的传输和纠缠
基本信息
- 批准号:289382917
- 负责人:
- 金额:--
- 依托单位:
- 依托单位国家:德国
- 项目类别:Research Grants
- 财政年份:2015
- 资助国家:德国
- 起止时间:2014-12-31 至 2018-12-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Photons carrying orbital angular momentum can potentially revolutionise modern free space communication technologies, owing to the ability of such photons to encode highly-dimensional Hilbert spaces in their spatial wave fronts. However, the omnipresent atmospheric turbulence distorts the wave front and thus undermines the fidelity of the transmitted information. The first part of the present project therefore aims at developing a general and innovative transport theory for the propagation of photons in atmospheric turbulence. This theory will shed new light on several fundamental questions most pertinent to the field of free-space quantum communication. In particular, it will not only allow us to better understand and quantitatively describe the effect of atmospheric decoherence on photonic orbital angular momentum states, but also clarify the physical mechanism for the occurrence of large intensity fluctuations in the transmitted beam. In the second part of our project, we will aim at demonstrating the usefulness of orbital angular momentum states for free space quantum communication or quantum information technologies. For this purpose, we will develop efficient protocols for entanglement detection, identify robust entangled states that are most stable against the atmospheric decoherence, and propose experimentally realisable ways of further reducing the detrimental effects of propagation in atmosphere using methods of adaptive optics. The theoretical work in Freiburg will be performed in close cooperation with our experimental partner group in Pretoria.
携带轨道角动量的光子可能会彻底改变现代自由空间通信技术,因为这种光子能够在其空间波前编码高维希尔伯特空间。然而,无处不在的大气湍流会扭曲波前,从而破坏传输信息的保真度。因此,本项目的第一部分旨在开发一种用于大气湍流中光子传播的通用且创新的传输理论。该理论将为与自由空间量子通信领域最相关的几个基本问题提供新的线索。特别是,它不仅可以让我们更好地理解和定量描述大气退相干对光子轨道角动量态的影响,而且可以阐明透射光束中发生大强度波动的物理机制。在我们项目的第二部分中,我们的目标是展示轨道角动量态对于自由空间量子通信或量子信息技术的有用性。为此,我们将开发有效的纠缠检测协议,识别对大气退相干最稳定的鲁棒纠缠态,并提出使用自适应光学方法进一步减少大气中传播的有害影响的实验可实现方法。弗莱堡的理论工作将与我们在比勒陀利亚的实验合作伙伴小组密切合作进行。
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Protecting the entanglement of twisted photons by adaptive optics
- DOI:10.1103/physreva.97.012321
- 发表时间:2017-09
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:N. Leonhard;Giacomo Sorelli;V. Shatokhin;C. Reinlein;A. Buchleitner
- 通讯作者:N. Leonhard;Giacomo Sorelli;V. Shatokhin;C. Reinlein;A. Buchleitner
Nonlinear quantum transport of light in a cold atomic cloud
冷原子云中光的非线性量子传输
- DOI:10.1103/physreva.100.033816
- 发表时间:2019
- 期刊:
- 影响因子:2.9
- 作者:T. Binninger;V.N. Shatokhin;A. Buchleitner;T. Wellens
- 通讯作者:T. Wellens
Universal entanglement loss induced by angular uncertainty
角度不确定性引起的普遍纠缠损耗
- DOI:10.1088/2040-8986/ab66d0
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:2.1
- 作者:G. Sorelli;V.N. Shatokhin;A. Buchleitner
- 通讯作者:A. Buchleitner
Entanglement of truncated quantum states
截断量子态的纠缠
- DOI:10.1088/2058-9565/ab9417
- 发表时间:2020
- 期刊:
- 影响因子:6.7
- 作者:G. Sorelli;V.N. Shatokhin;S.F. Roux;A. Buchleitner
- 通讯作者:A. Buchleitner
Entanglement protection of high-dimensional states by adaptive optics
- DOI:10.1088/1367-2630/ab006e
- 发表时间:2018-10
- 期刊:
- 影响因子:3.3
- 作者:Giacomo Sorelli;N. Leonhard;V. Shatokhin;C. Reinlein;A. Buchleitner
- 通讯作者:Giacomo Sorelli;N. Leonhard;V. Shatokhin;C. Reinlein;A. Buchleitner
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