背景
作为现代光学，大数据，因特网和量子技术中的一个新兴的通道资源，具有轨道角动量的扭曲光子已经在不同媒介中展现了其应用价值，如在光纤和大气中大容量传输信息。然而由于损耗和压力等不利条件，水下的扭曲光子传输还未被很好地研究。特别是单光子测试都仅限于几米的范围内，而长距离传输时会发生什么还是未知数。
技术突破
来自上海交通大学集成量子信息技术研究中心的金贤敏教授和他的团队实现了单光子级别超弱的扭曲光在水下传播55米，这是之前纪录的19倍。对于不同阶数的轨道角动量和它们的叠加，模式结构和拓扑荷数在传输中得以很好地保持。这些结果第一次验证了扭曲光子能在长距离的实际水下传输，为下一步实现水下高维度量子通信和量子传感打下了基础。
图1 高维扭曲光子55米水下传输实验装置和现场图
图2 扭曲光子的叠加态的长距离水下传输实验结果
作者简介
陈媛，南方科技大学助理研究员，2019年获上海交通大学博士学位，同年加入南方科技大学量子科学与工程研究院。主要从事光子集成、高维量子信息处理和量子计算研究，已发表论文7篇，包括2篇PRL。
金贤敏，上海交通大学教授，博导，获中国科学技术大学博士学位，博士论文入选全国百篇优秀博士论文奖。2010年赴牛津大学做博士后，2012年同时获得欧盟授予的玛丽居里学者和牛津大学沃弗森学院学者。2014年11 月开始在上海交大组建光子集成与量子信息实验室。2019年7月破格升为长聘正教授，2019年12月牵头成立上海交大集成量子信息技术研究中心并担任中心主任。先后获上海千人计划、国家青年千人计划、曙光学者、上海青年科技英才奖、上海青年科技启明星等支持。长期致力于光量子芯片的设计和制备，以及量子计算、量子通信和量子存储的芯片化集成化的研究和研发。已发表论文60余篇，包括Science 2篇，Science Advances 3篇，Nature Photonics 6篇，Nature Physics 1篇，Nature Communications 3篇，PRL 12篇，National Science Review 2篇，Advanced Materials 1篇，NPJ Quantum Information 1篇，OPTICA 2篇，SCI引用2000多次，获得国家发明专利5项。担任Photonics Research（OSA）副主编，IET Quantum Communication（IET）副主编，PhotoniX（Springer Nature）编委和Advanced Intelligent Systems（WILEY）国际编委。
本文引用格式
Chen, Y., Shen, W., Li, Z. et al. Underwater transmission of high-dimensional twisted photons over 55 meters. PhotoniX 1, 5 (2020). https://doi.org/10.1186/s43074-020-0002-5