論文の概要: How gravitational fluctuations degrade the high-dimensional spatial entanglement

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2208.04000v1
• Date: Mon, 8 Aug 2022 09:28:59 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-02-01 21:50:08.018199
• Title: How gravitational fluctuations degrade the high-dimensional spatial entanglement
• Title（参考訳）: 重力変動が高次元空間的絡み合いをいかに悪化させるか
• Authors: Haorong Wu, Xilong Fan, Lixiang Chen
• Abstract要約: 軌道角運動量(OAM)を持つツイスト光子は将来の恒星間通信の有力な候補である。 OAMは重力変動の存在下では保存されない。 より高次元のOAM絡み合いは、時空のゆらぎの影響を受けやすいことが判明した。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: Twisted photons carrying orbital angular momentum (OAM) are competent candidates for future interstellar communications. However, the gravitational fluctuations are ubiquitous in spacetime. Thus a fundamental question arises naturally as to how the gravitational fluctuations affect the coherence and the degree of high-dimensional OAM entanglement when twisted photons travel across the textures of curved spacetime. Here, we consider the covariant scalar Helmholtz equations and the Minkowski metric with fluctuations of Gaussian distribution and formulate analytically the equations describing the motion for twisted light in the Laguerre-Gaussian mode space. It is seen that the OAM cannot remain conserved in the presence of gravitational fluctuations. Furthermore, two-photon density matrices are derived for interstellar OAM quantum entanglement distribution, and the degree of entanglement degradation is characterized by purity and negativity. It is revealed that the higher-dimensional OAM entanglement is more susceptible to spacetime fluctuations. We believe that our findings will be of fundamental importance for the future interstellar quantum communications with twisted photons.
• Abstract（参考訳）: 軌道角運動量(OAM)を持つツイスト光子は将来の恒星間通信の有力な候補である。 しかし、重力揺らぎは時空に普遍的である。 したがって、ゆがんだ光子が時空のテクスチャを横切るとき、重力変動がコヒーレンスと高次元のOAM絡み合いの程度にどのように影響するかという根本的な疑問が自然に生じる。 ここでは、共変スカラーヘルムホルツ方程式と、ガウス分布のゆらぎを持つミンコフスキー計量を考察し、ラゲール・ガウスモード空間におけるねじれた光の運動を記述する方程式を解析的に定式化する。 OAMは重力変動の存在下では保存されない。 さらに、星間OAM量子エンタングルメント分布には2光子密度行列が導出され、エンタングルメント劣化の度合いは純度と負性によって特徴づけられる。 より高次元のOAM絡み合いは時空変動の影響を受けやすいことが明らかとなった。 我々は、この発見は、ツイスト光子による将来の星間量子通信にとって、根本的な重要性を持つと信じている。

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