論文の概要: Performance of real-time adaptive optics compensation in a turbulent
channel with high-dimensional spatial-mode encoding
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2002.08884v1
- Date: Fri, 14 Feb 2020 17:58:00 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-06-03 16:54:51.988185
- Title: Performance of real-time adaptive optics compensation in a turbulent
channel with high-dimensional spatial-mode encoding
- Title（参考訳）: 高次元空間モード符号化を用いた乱流管内のリアルタイム適応光学補償性能
- Authors: Jiapeng Zhao, Yiyu Zhou, Boris Braverman, Cong Liu, Kai Pang, Nicholas
K. Steinhoff, Glenn A. Tyler, Alan E. Willner, and Robert W. Boyd
- Abstract要約: リアルタイム適応光学(AO)補正による実大気乱流におけるOAM QKDの性能について検討した。
我々のAOシステムでさえ、弱い乱流によって引き起こされる誤差を軽減し、安全なチャネルを確立することができる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.5744562056015052
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The orbital angular momentum (OAM) of photons is a promising degree of
freedom for high-dimensional quantum key distribution (QKD). However,
effectively mitigating the adverse effects of atmospheric turbulence is a
persistent challenge in OAM QKD systems operating over free-space communication
channels. In contrast to previous works focusing on correcting static simulated
turbulence, we investigate the performance of OAM QKD in real atmospheric
turbulence with real-time adaptive optics (AO) correction. We show that, even
our AO system provides a limited correction, it is possible to mitigate the
errors induced by weak turbulence and establish a secure channel. The crosstalk
induced by turbulence and the performance of AO systems is investigated in two
configurations: a lab-scale link with controllable turbulence, and a 340 m long
cross-campus link with dynamic atmospheric turbulence. Our experimental results
suggest that an advanced AO system with fine beam tracking, reliable beam
stabilization, precise wavefront sensing, and accurate wavefront correction is
necessary to adequately correct turbulence-induced error. We also propose and
demonstrate different solutions to improve the performance of OAM QKD with
turbulence, which could enable the possibility of OAM encoding in strong
turbulence.
- Abstract（参考訳）: 光子の軌道角運動量(OAM)は、高次元量子鍵分布(QKD)に期待できる自由度である。
しかし、大気乱流の悪影響を効果的に軽減することは、自由空間通信チャネル上で動作するOAM QKDシステムにおいて永続的な課題である。
静的乱流の補正に焦点を当てた従来の研究とは対照的に, リアルタイム適応光学(AO)補正による実大気乱流におけるOAM QKDの性能について検討した。
我々のAOシステムでも,弱い乱流によって生じる誤差を軽減し,セキュアなチャネルを確立することが可能である。
乱流によって誘導されるクロストークとAOシステムの性能は,制御可能な乱流とのラボスケールリンクと,ダイナミックな大気乱流との340mのクロスキャンプリンクの2つの構成で検討された。
実験結果から, 高精度なビームトラッキング, 信頼性の高いビーム安定化, 正確な波面検出, 高精度な波面補正を行うAOシステムが必要であることが示唆された。
また, 乱流を伴うOAM QKDの性能向上のための様々な手法を提案し, 実演し, 強乱流下でのOAM符号化の可能性について検討した。
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