論文の概要: Multiprobe time reversal for high-fidelity vortex-mode-division
multiplexing over a turbulent free-space link
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2010.00128v2
- Date: Wed, 3 Mar 2021 18:10:32 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2023-04-30 13:59:57.012292
- Title: Multiprobe time reversal for high-fidelity vortex-mode-division
multiplexing over a turbulent free-space link
- Title（参考訳）: 乱流自由空間リンク上の高忠実渦モード分割多重化のためのマルチプローブ時間反転
- Authors: Yiyu Zhou and Jiapeng Zhao and Boris Braverman and Kai Pang and
Runzhou Zhang and Alan E. Willner and Zhimin Shi and Robert W. Boyd
- Abstract要約: 時間反転波面のディジタル生成は大気乱流の緩和に有効な方法である。
340m自由空間リンクによる伝搬後のOAMモードを実験的に評価した。
平均モードのクロストークはリアルタイムの時間反転を実装することで13.2%に削減できる。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.8245753249587188
- License: http://arxiv.org/licenses/nonexclusive-distrib/1.0/
- Abstract: The orbital angular momentum (OAM) of photons presents a degree of freedom
for enhancing the secure key rate of free-space quantum key distribution (QKD)
through mode-division multiplexing (MDM). However, atmospheric turbulence can
lead to substantial modal crosstalk, which is a long-standing challenge to MDM
for free-space QKD. Here, we show that the digital generation of time-reversed
wavefronts for multiple probe beams is an effective method for mitigating
atmospheric turbulence. We experimentally characterize seven OAM modes after
propagation through a 340-m outdoor free-space link and observe an average
modal crosstalk as low as 13.2% by implementing real-time time reversal. The
crosstalk can be further reduced to 3.4% when adopting a mode spacing $\Delta
\ell$ of 2. We implement a classical MDM system as a proof-of-principle
demonstration, and the bit error rate is reduced from $3.6\times 10^{-3}$ to be
less than $1.3\times 10^{-7}$ through the use of time reversal. We also propose
a practical and scalable scheme for high-speed, mode-multiplexed QKD through a
turbulent link. The modal crosstalk can be further reduced by using faster
equipment. Our method can be useful to various free-space applications that
require crosstalk suppression.
- Abstract（参考訳）: 光子の軌道角運動量(OAM)は、モード分割多重化(MDM)により、自由空間量子鍵分布(QKD)の安全な鍵レートを高める自由度を示す。
しかし、大気の乱流は相当なモーダルクロストークをもたらす可能性があり、これは自由空間QKDに対するMDMの長年の挑戦である。
本稿では,複数のプローブビームに対する時間反転波面のディジタル生成が大気乱流の緩和に有効であることを示す。
我々は,340m自由空間リンクを伝搬した後の7つのOAMモードを実験的に特徴付け,実時間逆転により平均13.2%のクロストークを観測した。
クロストークはさらに、$\Delta \ell$ 2のモードを採用すると3.4%に削減できる。
我々は古典的MDMシステムを原理実証として実装し、ビット誤り率を3.6\times 10^{-3}$から1.3\times 10^{-7}$に削減する。
また、乱流リンクによる高速モード多重化QKDの実用的でスケーラブルなスキームを提案する。
より高速な機器を使用することで、モーダルクロストークをさらに削減することができる。
本手法は,クロストーク抑圧を必要とする様々な自由空間アプリケーションに有用である。
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