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.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

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
ding应助啦啦啦采纳,获得10
刚刚
十年完成签到 ,获得积分10
2秒前
lalalapa666完成签到,获得积分10
2秒前
sue完成签到,获得积分10
2秒前
笑点低的泥猴桃完成签到,获得积分10
2秒前
swsx1317完成签到,获得积分10
2秒前
3秒前
自然紫山完成签到,获得积分10
3秒前
在水一方应助Wdd采纳,获得10
3秒前
yiyi完成签到,获得积分10
3秒前
火狐狸kc完成签到,获得积分10
4秒前
SwampMan完成签到 ,获得积分10
5秒前
Seiswan完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
研友_nPPdan完成签到,获得积分10
6秒前
陈明宇关注了科研通微信公众号
6秒前
6秒前
yanm完成签到,获得积分10
6秒前
cistronic完成签到,获得积分10
7秒前
无语的沛春完成签到,获得积分10
7秒前
老刘完成签到,获得积分10
8秒前
小橙子完成签到,获得积分10
8秒前
闪闪的发布了新的文献求助10
8秒前
chen完成签到,获得积分10
8秒前
puff完成签到,获得积分10
8秒前
9秒前
frank完成签到,获得积分10
10秒前
Yuan完成签到,获得积分10
10秒前
PG完成签到 ,获得积分10
10秒前
YRRRR完成签到 ,获得积分10
11秒前
朴素青寒发布了新的文献求助10
11秒前
Jeremy King发布了新的文献求助10
11秒前
天Q完成签到,获得积分10
11秒前
12秒前
weixin112233完成签到,获得积分10
12秒前
7777完成签到,获得积分20
13秒前
小葡萄完成签到 ,获得积分10
13秒前
13秒前
13秒前
123完成签到,获得积分10
13秒前
高分求助中
【提示信息,请勿应助】关于scihub 10000
A new approach to the extrapolation of accelerated life test data 1000
徐淮辽南地区新元古代叠层石及生物地层 500
Coking simulation aids on-stream time 450
北师大毕业论文 基于可调谐半导体激光吸收光谱技术泄漏气体检测系统的研究 390
Phylogenetic study of the order Polydesmida (Myriapoda: Diplopoda) 370
Robot-supported joining of reinforcement textiles with one-sided sewing heads 360
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 冶金 细胞生物学 免疫学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 4015970
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3555964
关于积分的说明 11319479
捐赠科研通 3289040
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1812373
邀请新用户注册赠送积分活动 887882
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 812044