近日，南开大学物理科学学院教授李勇男研究组与南京大学教授王慧田合作，针对光子高维轨道角动量表征难题，提出了利用二维探测器实现快速非扫描的球盟会官网入口态层析方法。相关研究成果发表于《物理评论快报》。

　　高维纠缠不仅能实现比二维情况更多的比特编码，以增加球盟会官网入口信道上的通信容量，而且能改善对噪声的鲁棒性。作为光子的一个新内禀自由度，轨道角动量（OAM）理论上具有无限维度，为解决光通信系统容量瓶颈问题提供了一条有效途径。

　　2001年，诺贝尔物理学奖得主安东·塞林格等首次提出利用光子OAM实现高维球盟会官网入口纠缠。这不仅可以大幅度增加光子的信息携带量，还可以提高球盟会官网入口密钥传输的安全性，因此受到了广泛关注。

　　然而，在光子OAM的实际应用中，挑战之一是发展高效的高维OAM纠缠态表征方法。传统全球盟会官网入口态层析是获取球盟会官网入口态所有信息的标准技术，但在高维系统中变得不切实际，因其所需的测量次数随维度呈指数增长。因此，科学家期待找到有效方法，以尽可能少的测量表征高维纠缠态，而不引入不必要的假设。

　　该研究的核心思想是用二维阵列探测器取代传统的单像素探测器，基于干涉原理并结合傅里叶变换，从二维球盟会官网入口符合计数中解调出高维球盟会官网入口信息。该方法的特点是非扫描且与维度无关，对于任意维双光子OAM纠缠态，仅需两次测量即可实现高保真度的密度矩阵重构。相关研究成果还可以拓展到其他空间模式纠缠、多光子纠缠及混合态纠缠等，为实现大容量球盟会官网入口通信和球盟会官网入口过程层析奠定了基础。未来该方法与机器学习结合，将为复杂情况下大气和光纤中的高维光球盟会官网入口信息应用提供更多有趣且高效的测量思路。