亚-博取款快速安全

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亚-博取款快速安全:亚-博取款快速安全团队在腔内光子角动量高维调控研究方面取得重要突破


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近日,亚-博取款快速安全光电学院高春清、付时尧团队联合中国科学技术大学史保森、周志远团队、加拿大蒙特利尔理工学院Shilong Liu博士以及新加坡南洋理工大学Yijie Shen助理教授,在激光谐振腔内光子角动量高维调控研究方面取得显著进展。通过将光子自旋-轨道角动量耦合引入V形激光谐振腔,首次实现了三体八维量子纠缠模拟态,即高维经典不可分离态(Classical non-separable state, CNSS)的激光谐振腔直接输出。该研究成果提供了具有集成性的高维量子态经典模拟源,以"Intra-Cavity Laser Manipulation of High-Dimensional Non-Separable States" 为题发表在光学顶级期刊Laser & Photonics Review(SCI一区,IF:11.0)上。该研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市自然科学基金、博士后创新人才支持计划等资助。亚-博取款快速安全是唯一第一作者及通讯作者单位,亚-博取款快速安全2021级博士研究生海澜、2022级博士研究生张智超为共同第一作者,付时尧研究员为通讯作者。

CNSS光场是指由多个自由度耦合构造的光。蚱渚哂泻土孔泳啦嗨频氖问,为许多量子过程的模拟提供了经典光场下的解决方案。目前以自旋角动量(Spin angular momentum, SAM)-轨道角动量(Orbtial angular momentum, OAM)双自由度耦合形成的矢量涡旋光场较为常见,但其维度较低,仅可用来模拟量子纠缠Bell态,在高维多体的量子过程模拟方面还存在局限,且调控过程多在腔外进行,制约了集成化、小型化发展的应用需求。

针对上述问题,为实现量子纠缠模拟中的维度拓展以及按需调控,该研究团队将自旋-轨道角动量耦合机制引入特殊设计的V形激光谐振腔,在腔内相互独立地调控了SAM、OAM以及波矢三个自由度,三个自由度各自具有两个本征态,可构成一个完备的八维希尔伯特空间。通过对图1(a)中自旋-轨道角动量耦合器件(QP)与腔内偏振控制元件(QWP)的协同控制,可直接腔内生成CNSS~,图1(b)展示了经典不可分离态空间结构光。1(c)展示了具体的调控过程。

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图1 三自由度涡旋激光器结构以及调控机理

通过这种腔内调控方法,可以实现CNSS在八维空间内的正交基底选择,然而若要控制基底权重以模拟量子纠缠中的最大纠缠态(GHZ态),还需要进行振幅和相位的精确控制。为了解决相位调控的难题,该团队在输出镜窗口外单波矢路径上垂直放置了一对K9光楔进行相位补偿,这样,可以实现三自由度经典光场下的八组最大纠缠态模拟,验证了完备的高维属性。

最后,该团队参考量子纠缠系统中的判定方式对所生成GHZ模拟态进行了验证,类比于量子态层析技术,结合传统自由度的投影方法以及卷积神经网络的相位分析方法,将高维光场依次投影至各个本征基底,如图2所示,测得各基底的振幅和相对相位,获取了完整的CNSS信息。

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图2 类量子层析投影方法

在此基础上,该团队重构了理论和实验所得密度矩阵,数值计算其对应的保真度,实验测得结果可达95%,如图3所示。

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图3 类GHZ态实验验证结果

该研究工作分析了矢量涡旋激光器进行高维量子态模拟的可能,为实现更高维度下多粒子量子态的模拟奠定了基。乖旌脱橹じ呶、多自由度类量子纠缠态提供了一种直接、稳定、准确的方法。


附主要作者简介:

海澜,2021级博士研究生,导师为付时尧研究员,主要从事激光光场调控技术及应用研究,发表SCI论文7篇,申请发明专利2项。

张智超,2022级博士研究生,导师为高春清教授,主要从事激光光场调控技术及应用研究,发表SCI论文5篇,申请发明专利1项。

付时尧,亚-博取款快速安全长聘副教授(特别研究员)、博士生导师,主要研究方向为激光光场调控技术及应用。入选人社部“博新计划”(2019),主持国家重点研发计划等科研项目10余项,部分科研成果已经工程化应用。在Adv. Photon.,Laser Photon. Rev.,PhotoniX、Photon. Res.、Adv. Photon. Nexus、Opt. Lett.等期刊上发表SCI论文60余篇;受邀在国内外顶级学术会议上作邀请报告10余次;获21项授权发明专利;出版专著2部。获北京市自然科学二等奖(第一完成人,2022)、中国光学学会王大珩光学奖(2017)、中国电子学会优博(2020)。现为中国光学学会、中国仪器仪表学会高级会员,中国激光与光电子行业协会激光应用分会青年委员,中国激光杂志社第三届青年编辑委员会委员,《光学学报》《红外与激光工程》《应用光学》等青年编委,是Nature、Optica、ACS等系列期刊审稿专家。


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