【摘 要】
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涡旋光的本征态为无限的，若将信息编码到该光子的轨道角动量上可实现高维的光通信或者量子编码通信。随着自发参量下转换过程中产生光子对在轨道角动量是纠缠的得到实证以后，基
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涡旋光的本征态为无限的，若将信息编码到该光子的轨道角动量上可实现高维的光通信或者量子编码通信。随着自发参量下转换过程中产生光子对在轨道角动量是纠缠的得到实证以后，基于轨道角动量纠缠的量子通信成为人们研究的热点。本文主要研究了涡旋光束、自发参量下转换中光子轨道角动量纠缠以及轨道角动量纠缠在量子高维通信方面的应用。主要工作如下: 1.实验制备涡旋光束。利用叉形光栅和空间光调制器将高斯光束转换为不同阶数的拉盖尔-高斯光束。 2.阐述了自发参量下转换产生机理和轨道角动量纠缠双光子的波函数表达式;研究了在不存在偏振以及晶体很薄情况下轨道角动量纠缠光子对的联合探测概率表达式，最后通过仿真讨论了抽运光、信号光和空闲光模指数对纠缠光子对联合探测概率的影响。 3.针对拉盖尔-高斯光束在大气湍流中受到附加相位的影响，以及大气湍流对纠缠光子的退相干效应，研究了大气信道中光子轨道角动量的纠缠特性。主要是利用VonKarman大气湍流谱来建立纠缠光子对纠缠度模型，最后通过仿真分析了在大气信道中大气湍流强度、光束的束腰和波长对不同轨道角动量指数的纠缠光子对纠缠特性的影响。 4.介绍了基于偏振的量子编码的基本协议，阐述了自发参量下转换过程中三维轨道角动量纠缠态的制备，以及纠缠态用于量子编码通信的基本方案，最后对该方案的优点进行了简单的总结。
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