Multiprobe Time Reversal for High-Fidelity Vortex-Mode-Division Multiplexing Over a Turbulent Free-Space Link

计算机科学 拓扑(电路)
作者
Yiyu Zhou,Jiapeng Zhao,Boris Braverman,Kai Pang,Runzhou Zhang,Alan E. Willner,Zhimin Shi,Robert W. Boyd
出处
期刊:Physical review applied [American Physical Society]
卷期号:15 (3): 034011- 被引量:4
标识
DOI:10.1103/physrevapplied.15.034011
摘要

The orbital angular momentum (OAM) of photons presents a degree of freedom for enhancing the secure key rate of free-space quantum key distribution (QKD) through mode-division multiplexing (MDM). However, atmospheric turbulence can lead to substantial modal crosstalk, which is a long-standing challenge to MDM for free-space QKD. Here, we show that the digital generation of time-reversed wavefronts for multiple probe beams is an effective method for mitigating atmospheric turbulence. We experimentally characterize seven OAM modes after propagation through a 340-m outdoor free-space link and observe an average modal crosstalk as low as 13.2% by implementing real-time time reversal. The crosstalk can be further reduced to 3.4% when adopting a mode spacing $\mathrm{\ensuremath{\Delta}}\ensuremath{\ell}$ of 2. We implement a classical MDM system as a proof-of-principle demonstration, and the bit error rate is reduced from $3.6\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{\ensuremath{-}3}$ to be less than $1.3\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{\ensuremath{-}7}$ through the use of time reversal. We also propose a practical and scalable scheme for high-speed, mode-multiplexed QKD through a turbulent link. The modal crosstalk can be further reduced by using faster equipment. Our method can be useful to various free-space applications that require crosstalk suppression.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
PDF的下载单位、IP信息已删除 (2025-6-4)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
szong发布了新的文献求助10
刚刚
惊蛰完成签到,获得积分10
刚刚
柚米完成签到,获得积分10
1秒前
ccm应助syy080837采纳,获得10
2秒前
wss完成签到 ,获得积分10
5秒前
美丽女人完成签到 ,获得积分10
5秒前
汉堡包应助Tony12采纳,获得10
7秒前
典雅的夜梦完成签到 ,获得积分10
8秒前
9秒前
sxb10101应助吃瓜群众采纳,获得10
10秒前
不吃香菇完成签到 ,获得积分10
11秒前
秀丽的大门完成签到,获得积分10
12秒前
cinyadane完成签到 ,获得积分10
12秒前
12秒前
拉不不发布了新的文献求助10
14秒前
yuna_yqc发布了新的文献求助10
15秒前
17秒前
曾经山灵发布了新的文献求助10
18秒前
19秒前
浮游应助YY230512采纳,获得10
19秒前
21秒前
24秒前
Jasper应助沉静凡松采纳,获得10
25秒前
zzzzz完成签到,获得积分10
26秒前
26秒前
28秒前
29秒前
DONGN发布了新的文献求助10
29秒前
花花完成签到 ,获得积分10
29秒前
Sakura发布了新的文献求助10
33秒前
agrlook完成签到,获得积分10
33秒前
孙崇翔完成签到,获得积分10
37秒前
37秒前
峰1992完成签到,获得积分10
42秒前
42秒前
c123完成签到 ,获得积分10
43秒前
45秒前
45秒前
46秒前
热情怡发布了新的文献求助10
48秒前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
List of 1,091 Public Pension Profiles by Region 1621
Lloyd's Register of Shipping's Approach to the Control of Incidents of Brittle Fracture in Ship Structures 800
Biology of the Reptilia. Volume 21. Morphology I. The Skull and Appendicular Locomotor Apparatus of Lepidosauria 620
A Guide to Genetic Counseling, 3rd Edition 500
Laryngeal Mask Anesthesia: Principles and Practice. 2nd ed 500
The Composition and Relative Chronology of Dynasties 16 and 17 in Egypt 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 生物 医学 工程类 计算机科学 有机化学 物理 生物化学 纳米技术 复合材料 内科学 化学工程 人工智能 催化作用 遗传学 数学 基因 量子力学 物理化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 5560834
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 4646178
关于积分的说明 14677685
捐赠科研通 4587278
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2516949
邀请新用户注册赠送积分活动 1490355
关于科研通互助平台的介绍 1461160