Ett team under ledning av prof.Guo Guangcan från University of Science and Technology of China (USTC) vid Chinese Academy of Sciences (CAS) och medarbetare insåg först fördelningen av högdimensionell orbital vinkelmomentförväntning över en 1 km få-mode fiber. Resultatet publiceras i Optica .

Att öka kanalkapaciteten och toleransen för brus i kvantkommunikation är en stark praktisk motivation för kodning av kvantinformation i flernivåsystem, qudits till skillnad från qubits. Ur ett grundläggande perspektiv, trassel i högre dimensioner uppvisar mer komplexa strukturer och starkare icke-klassiska korrelationer. Högdimensionell trassel har visat sin potential för att öka kanalkapaciteten och motståndskraft mot brus vid kvantinformationsbehandling. Trots dessa fördelar, distributionen av högdimensionell trassel är relativt ny och förblir utmanande.

Fotons orbitala vinkelmoment är ett högdimensionellt system som har uppmärksammats mycket de senaste åren. Dock, orbitalt vinkelmoment förträngning är mottagligt för atmosfärisk turbulens eller läge överhörning och moddispersion i optiska fibrer. Den kan bara sända några meter, och är begränsad till tvådimensionell trasselfördelning.

I det här arbetet, forskare rapporterade den första distributionen av tredimensionell orbital angular momentum (OAM) intrassling via en 1 km lång få-mode optisk fiber.

Med hjälp av en aktivt stabiliserande fasförkompensationsteknik, de transporterade framgångsrikt en foton av ett tredimensionellt OAM-intrasslat fotonpar genom fibern. Med sina åtgärder, de kan intyga tredimensionell intrassling via en trohet till det tredimensionella maximalt intrasslade tillståndet (MES) på 0,71, och ett brott mot en ojämlikhet i Collins – Gisin – Linden – Massar – Popescu (CGLMP).

Dessutom, de intygade att den högdimensionella kvantinviklingen överlever transporten genom att bryta mot en generaliserad Bell-ojämlikhet, få en kränkning av ~ 3 standardavvikelser.

De visade att det är möjligt att bevara vågfronten med förkompensation, möjligen möjliggör ytterligare informationsbehandling efter fibern. Den utvecklade metoden kan utökas till en högre OAM -dimension och större avstånd i princip.

Deras arbete är ett viktigt steg framåt för att distribuera högdimensionell trassel i fotons tvärgående rumsliga lägen. I framtiden, de hoppas att tillsammans med de senaste resultaten om bullermotståndet som utnyttjar högre dimensioner, arbetet kommer att motivera ytterligare experimentell forskning om nya protokoll som involverar långdistansdimensionell kvantkommunikation genom fiber.