中文摘要：

如何进一步高效地扩展纠缠量子比特数目一直都是量子信息领域的一个严峻挑战，迄今为止，已制备的最多的纠缠量子比特是囚禁离子系统中的十四个量子比特；而对于光子而言，目前制备的最多的量子比特数目是十个，是在偏振和动量的超纠缠基础上实现的五光子十比特。为了进一步增加可控纠缠量子比特数，可借助于光子其他自由度的超纠缠，例如轨道角动量。本项目借助矢量光场同时调控光子自旋角动量和轨道角动量这一特性，研究光子偏振和轨道角动量的超纠缠物理规律，力求突破技术瓶颈，实验上实现偏振和轨道角动量超纠缠，旨在更进一步高效扩展纠缠量子比特数目。首先制备双光子四比特纠缠源；其次进一步引入光子动量纠缠，完成双光子三维超纠缠六比特纠缠源的制备；更进一步，纠缠更多的光子数，陆续实现三光子、四光子和五光子的三维超纠缠，最终制备十五比特纠缠源。研究与这类新型超纠缠源相关的一些基本量子力学问题，并探索其在量子光学和量子信息中的应用。