近日，南開(kāi)大學(xué)物理科學(xué)學(xué)院李勇男教授研究組與南京大學(xué)王慧田教授合作，針對(duì)光子高維軌道角動(dòng)量表征難題，提出了利用二維探測(cè)器實(shí)現(xiàn)快速非掃描的量子態(tài)層析方法，該研究成果以“Two-Measurement Tomography of High-Dimensional Orbital Angular Momentum Entanglement”為題發(fā)表在《Physical Review Letters 》上。 

其核心思想是用二維陣列探測(cè)器取代傳統(tǒng)的單像素探測(cè)器，基于干涉原理并結(jié)合傅里葉變換，從二維量子符合計(jì)數(shù)中解調(diào)出高維量子信息。該方法的特點(diǎn)是非掃描且與維度無(wú)關(guān)，對(duì)于任意維雙光子OAM糾纏態(tài)，僅需兩次測(cè)量即可實(shí)現(xiàn)高保真度的密度矩陣重構(gòu)。該思想還可以拓展到其它空間模式糾纏、多光子糾纏及混合態(tài)糾纏等，為實(shí)現(xiàn)大容量量子通信和量子過(guò)程層析奠定了基礎(chǔ)。未來(lái)與機(jī)器學(xué)習(xí)結(jié)合，將會(huì)為復(fù)雜情況下，如大氣和光纖中的高維光量子信息應(yīng)用提供更多有趣且高效的測(cè)量思路。

　本工作南開(kāi)大學(xué)為第一完成單位，南開(kāi)大學(xué)本科畢業(yè)生李逸和博士畢業(yè)生黃雙印為共同第一作者，南開(kāi)大學(xué)李勇男教授和南京大學(xué)王慧田教授為共同通訊作者。此項(xiàng)工作得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目和國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目資助。