由中國科學院科技大學郭廣燦教授領導的團隊和他的合作者首次實現了在1km低模光纖上的高維軌道角動量糾纏分佈。結果發表在Optica雜誌上。
提高量子通信的信道容量和對噪聲的容忍度是在多級系統中對量子信息進行編碼的一個強大的實際動機，而不是量子比特。從基礎的角度來看，高維的糾纏呈現出更復雜的結構和更強的非經典關聯。在量子信息處理中，高維糾纏已經證明了它在提高信道容量和抗噪聲方面的潛力。儘管有這些好處，高維糾纏的分佈相對較新，而且仍然具有挑戰性。
光子軌道角動量是一個近年來備受關注的高維繫統。然而，軌道角動量糾纏易受大氣湍流或光纖中的模式串擾和模式色散的影響。它只能傳輸幾米，並且僅限於二維糾纏分佈。
在這項工作中，研究人員報告了三維軌道角動量(OAM)糾纏的首次分佈通過一個1公里長的少模光纖。
利用主動穩定相位預補償技術，他們成功地將三維OAM糾纏光子對中的一個光子通過光纖傳輸。通過他們的測量，他們能夠通過對三維最大糾纏態(MES) 0.71的保真度，以及對collin - gisin - lin - mass - popescu (CGLMP)不等式的違反來證明三維糾纏。
此外，他們證明了高維量子糾纏通過違反廣義貝爾不等式而在運輸中倖存下來，獲得了約3個標準差的違反。
他們表明，通過預先補償，保留波前是可能的，這可能使光纖之後的進一步信息處理成為可能。該方法可以推廣到更高的OAM尺寸和更大的距離。
他們的工作是在光子橫向空間模式中分佈高維糾纏的重要一步。在未來，他們希望結合利用更高維度的抗噪能力的最新研究成果，這項工作將激發對新型協議的進一步實驗研究，包括通過光纖進行長距離高維量子通信。
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