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以潜在地革新现代的自由空间通信技术,这是因为这种光子在其空间波阵线中编码高度高度的希尔伯特空间的能力。但是,无所不在的大气湍流会扭曲波浪前,因此破坏了传输信息的忠诚度。因此,本项目的第一部分旨在开发一种通用和创新的运输理论,用于传播大气湍流中的光子。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启示。特别是,它不仅可以使我们更好地理解和定量描述大气轨道对光子轨道角动量状态的影响,而且还阐明了在传播光束中发生较大强度波动的物理机制。在我们项目的第二部分中,我们将旨在证明轨道角动量状态在自由空间量子通信或量子信息技术中的有用性。为此,我们将开发有效的纠缠检测方案,确定最稳定的纠缠状态,这些状态最稳定,这些状态使用自适应光学的方法提出了可实现的可实现的方法,以进一步降低大气中传播的有害影响。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。
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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