توزیع درهم تنیدگی تکانه زاویه‌ای مداری ابعاد بالا در فیبر یک کیلومتری

توزیع درهم تنیدگی تکانه زاویه‌ای مداری ابعاد بالا در فیبر یک کیلومتری

گروهی از دانشمندان برای اولین بار، توزیع درهم‌تنیدگی تکانه زاویه‌ای مداری در ابعاد بالا را در طول یک فیبر یک کیلومتری چند حالته تحقق بخشیدند.

افزایش ظرفیت کانال و تاب‌آوری نوفه (نویز) در ارتباطات کوانتومی، یک انگیزه عملی قوی برای رمزنگاری اطلاعات کوانتومی در سیستم‌های چند سطحی است (کیودیت‌ها (qudits) در مقابل کیوبیت‌ها). از نظر بنیادی، درهم‌تنیدگی در ابعاد بالاتر، ساختارهای پیچیده‌تر و همبستگی‌های غیر کلاسیکی قوی‌تری را نشان می‌دهد. درهم‌تنیدگی در ابعاد بالا، پتانسیل خود را برای افزایش ظرفیت کانال و مقاومت در برابر نوفه در پردازش اطلاعات کوانتومی نشان داده است. با وجود این مزایا، توزیع درهم‌تنیدگی در ابعاد بالا، نسبتاً جدید و همچنان چالش‌برانگیز است.

تکانه زاویه‌ای مداری فوتون، سیستمی در ابعاد بالا به شمار می‌آید که در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. با این وجود، درهم‌تنیدگی تکانه زاویه‌ای مداری به تلاطم جوی یا تقاطع حالت و پراکندگی حالت فیبر‌های نوری، حساس است. این درهم تنیدگی می‌تواند اطلاعات را تنها در حدود چند متر انتقال دهد و به توزیع درهم‌تنیدگی دو بعدی محدود می‌شود.

محققان در این کار، از نخستین توزیع درهم‌تنیدگی سه بعدی تکانه زاویه‌ای مداری (OAM) از طریق یک فیبر نوری چند حالته به طول یک کیلومتر خبر دادند. آن‌ها با استفاده از تکنیک خاصی (actively stabilizing phase precompensation)، یک فوتون از جفت فوتون درهم‌تنیده‌ی  OAMسه بعدی را از طریق فیبر منتقل کردند. آن‌ها توانستند درهم تنیدگی سه بعدی را از طریق وفاداری به حالت حداکثر درهم‌تنیده سه بعدی 0.71 و نقض نابرابری کالینز-گیسین-لیندن-ماسار-پوپسکو (CGLMP)ثابت کنند. به علاوه، آنان ثابت کردند که درهم تنیدگی کوانتومی ابعاد بالا، انتقال را با نقض یک نامساوی بل تعمیم‌یافته حفظ می‌کند.

محققان نشان دادند كه محافظت از جبهه موج با کمک تکنیک یاد‌شده، ممکن است که این امر می‌تواند پردازش اطلاعات بیشتری را پس از فیبر امکان‌پذیر كند. این روش می‌تواند در ابعاد بالاتر OAM و همچنین مسافت‌های طولانی‌تر توسعه یابد.

این کار، گامی رو به جلو در توزیع درهم‌تنیدگی ابعاد بالا در حالت‌های فضایی متقاطع فوتون‌ها به شمار می‌رود. محققان امیدوارند که در آینده با استفاده از نتایج مقاومت در برابر نوفه در ابعاد بالاتر، انگیزه‌ی بیشتری برای انجام پژوهش‌های تجربی در پروتکل‌های جدید که شامل ارتباطات کوانتومی با فاصله زیاد در ابعاد بالا از طریق فیبر هستند، به وجود آید.
 


منبع: phys.org
كلمات كليدي :
درهم تنیدگی ابعاد بالا
 
امتیاز دهی
 
 

login