論文の概要: Toward universal transformations of orbital angular momentum of a single photon

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2305.05467v1
• Date: Tue, 9 May 2023 14:08:42 GMT
• ステータス: 処理完了
• システム内更新日: 2023-05-10 12:41:34.019157
• Title: Toward universal transformations of orbital angular momentum of a single photon
• Title（参考訳）: 単一光子の軌道角運動量の普遍変換に向けて
• Authors: Dong-Xu Chen, Yunlong Wang, Feiran Wang, Jun-Long Zhao, Chui-Ping Yang
• Abstract要約: 経路-OAM結合量子状態上での任意のユニタリ変換を実現するための効率的なスキームを提案する。 OAM-to-pathインタフェースを用いることで、光子のOAM状態における任意のユニタリ変換を実現することができる。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 3.0610116451797214
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: High-dimensional quantum systems offer many advantages over low-dimensional quantum systems. Meanwhile, unitary transformations on quantum states are important parts in various quantum information tasks, whereas they become technically infeasible as the dimensionality increases. The photonic orbital angular momentum (OAM), which is inherit in the transverse spatial mode of photons, offers a natural carrier to encode information in high-dimensional spaces. However, it's even more challenging to realize arbitrary unitary transformations on the photonic OAM states. Here, by combining the path and OAM degrees of freedom of a single photon, an efficient scheme to realize arbitrary unitary transformations on the path-OAM coupled quantum states is proposed. The proposal reduces the number of required interferometers by approximately one quarter compared with previous works, while maintaining the symmetric structure. It is shown that by using OAM-to-path interfaces, this scheme can be utilized to realize arbitrary unitary transformations on the OAM states of photons. This work facilitates the development of high-dimension quantum state transformations, and opens a new door to the manipulation of the photonic OAM states.
• Abstract（参考訳）: 高次元量子系は低次元量子系に対して多くの利点がある。 一方、量子状態のユニタリ変換は様々な量子情報処理において重要な部分であり、次元が増加するにつれて技術的に実現不可能となる。 フォトニック軌道角運動量(OAM)は光子の逆空間モードで継承され、高次元空間における情報をエンコードするための自然なキャリアを提供する。 しかし、フォトニックOAM状態上で任意のユニタリ変換を実現することはさらに困難である。 ここでは、単一光子の経路とOAM自由度を組み合わせることにより、経路-OAM結合量子状態上の任意のユニタリ変換を実現する効率的なスキームを提案する。 この提案は, 対称構造を維持しつつ, 従来の研究に比べて, 必要な干渉計の数を約4分の1削減するものである。 OAM-to-pathインタフェースを用いることで、光子のOAM状態における任意のユニタリ変換を実現することができる。 この研究は、高次元量子状態変換の発展を促進し、フォトニックOAM状態を操作するための新たな扉を開く。

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