RUI: Free Space Multimode Quantum Optics
RUI:自由空间多模量子光学
基本信息
- 批准号:1806479
- 负责人:
- 金额:$ 6.92万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2018
- 资助国家:美国
- 起止时间:2018-09-01 至 2022-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Free-space optical communication systems are a leading candidate for global quantum-key distribution networks. Recent results have demonstrated the feasibility of networks that include key distribution and secure quantum information transfer via ground-to-satellite channels. These optical channels, however, suffer from disruptive atmospheric effects due to airborne water vapor, smoke particles, and turbulence. The goal of this program is to apply multimode quantum state measurement techniques to free-space optical systems. Building on an existing research program, this project will create opportunities for students to study quantum optics at the cutting edge of the field while working on an accessible system with immediate applications to technological advancements. Undergraduate researchers participate in every step of the project, and gain experience with experiment design, data collection, analysis, and dissemination. The technical skills acquired during this experience, combined with attentive mentoring in a supportive research community, prepare students for successful science careers. Attendance and presentations at regional and national conferences provide students with insight into the scientific profession and an opportunity to expand their network of peers. Additionally, students will participate in a regional four-school consortium of atomic, molecular, and optical physics research groups.This program applies a new quantum state measurement technique to experimental systems that distribute quantum states via free-space channels. The result is a more complete understanding of the quantum state of light before and after atmospheric transmission. Array detection methods maximize the retrieved photon number and allow computation of the retrieved spatial mode. Compared to single-mode detection schemes, these methods recover more information on the quantum state of light. Array detection is also used to compare multiple retrieved modes, and reveal correlations between modes. This information reveals fundamental properties of the optical channel and will lead to channel optimization.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
自由空间光通信系统是全球量子密钥分发网络的主要候选系统。最近的结果表明,包括密钥分发和通过地面到卫星通道的安全量子信息传输的网络是可行的。然而,由于空气中的水蒸气、烟雾颗粒和湍流,这些光学通道受到大气干扰的影响。该计划的目标是将多模量子态测量技术应用于自由空间光学系统。在现有研究计划的基础上,该项目将为学生创造机会,在该领域的尖端学习量子光学,同时致力于可访问的系统,并立即应用于技术进步。本科生研究人员参与项目的每一步,并在实验设计、数据收集、分析和传播方面获得经验。在这段经历中获得的技术技能,再加上在支持性研究社区中细心的指导,为学生成功的科学职业生涯做好了准备。在区域和国家会议上的出席和演讲为学生提供了对科学职业的洞察,并有机会扩大他们的同行网络。此外,学生将参加由原子、分子和光学物理研究小组组成的地区性四所学校联盟。该项目将一种新的量子态测量技术应用于通过自由空间通道分发量子态的实验系统。其结果是对光在大气传输前后的量子态有了更完整的了解。阵列检测方法使检索到的光子数最大化,并允许计算检索到的空间模式。与单模探测方案相比,这些方法恢复了更多关于光的量子态的信息。数组检测还用于比较多个检索到的模式,并揭示模式之间的相关性。这些信息揭示了光通道的基本属性,并将导致通道优化。该奖项反映了NSF的法定使命,并已通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
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