张钦伟,曹连振,刘霞,杨阳,赵加强,李英德

(潍坊学院物理与光电工程学院,山东省高校多光子纠缠与操纵重点实验室,山东 潍坊 261061)

0 引言

由量子力学与信息科学交叉融合形成的量子信息在保密通信、超快计算、精密测量及成像等方面具有得天独厚的优势,量子纠缠作为量子信息的一种重要资源可广泛用于量子通信[1]、量子计算[2]、量子精密测量[3],以及研究量子物理基础问题。目前,基于非线性晶体自发参量下转换过程制备纠缠态是比较成熟的技术,该技术可以实现时间-频率、偏振、路径、轨道角动量等多个自由度纠缠,中国在该领域一直处于领先地位,相继实现了10光子纠缠[4]和6光子18比特纠缠[5]、32比特高维纠缠[6]和100维路径集成纠缠[7]。非线性晶体的自发参量下转换过程满足动量守恒,因此高斯泵浦光在非线性晶体自发参量下转换产生空间分离的“信号光子”和“闲置光子”路径是关联的,所以常用路径自由度来定位收集纠缠光子。“京沪保密干线”的开通和“墨子号”量子科学实验卫星成功完成星地之间三大典型量子通信方案(量子密钥分发、量子隐形传态、量子纠缠分发),标志着量子通信已初步迈向实用化阶段。但是,星地间量子通信经过大气层时,由于空间温度、压强、密度等因素变化会导致大气空间折射率随机起伏,必会引起量子光场的波前畸变和振幅起伏,使得量子比特的相位趋向无规则化,进而会导致纠缠退化产生误码。由于湍流介质具有随机性,且介质折射率随机起伏较弱,因此处理光场在湍流介质中的传输问题常采用统计-微扰近似的方法。……