論文の概要: Optimal propagation distance for maximal biphoton entanglement through the weakly turbulent atmosphere
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2511.10755v1
- Date: Thu, 13 Nov 2025 19:19:25 GMT
- ステータス: 翻訳完了
- システム内更新日: 2025-11-17 22:42:18.309296
- Title: Optimal propagation distance for maximal biphoton entanglement through the weakly turbulent atmosphere
- Title（参考訳）: 弱乱流大気中における最大二光子絡み合いの最適伝播距離
- Authors: Luchang Niu, Saleem Iqbal, Yang Xu, Robert W. Boyd,
- Abstract要約: 信号とアイドラーの空間的相関は, 純度が低下しても乱流を通して持続することを示す。
この洞察は、乱流大気を通して数km以上で動作する自由空間量子通信リンクを設計するための貴重な洞察を与える。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 2.3610751016393907
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Understanding the influence of atmospheric turbulence on the propagation of entangled biphoton states is essential for free-space quantum communication protocols. Using the extended Huygens-Fresnel principle and the Kolmogorov turbulence model, we derive an analytical expression for the combined density operator of the signal and idler fields generated via SPDC, following propagation through separate turbulent channels. By expressing this density operator in the continuous position basis, we show how the spatial correlations between signal and idler persist through turbulence despite the loss of state purity, as they transition from being quantum to classical in nature. We further identify a finite range of propagation distances over which the angle-OAM entanglement is maximized, which provides valuable insights for designing free-space quantum communication links operating over several kilometers through the turbulent atmosphere.
- Abstract（参考訳）: 絡み合った二光子状態の伝播に対する大気乱流の影響を理解することは、自由空間量子通信プロトコルにとって不可欠である。
拡張されたHuygens-Fresnel原理とKolmogorov乱流モデルを用いて、SPDCにより生成された信号とアイドラー場の組み合わせ密度演算子に対する解析式を導出する。
この密度演算子を連続的な位置ベースで表現することにより、状態純度が失われても信号とアイドラーの空間的相関が乱流を通して持続することを示す。
さらに、角度-OAMの絡み合いが最大になる有限範囲の伝播距離を同定し、乱流大気中数km以上で動作する自由空間量子通信リンクを設計するための貴重な洞察を提供する。
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