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2 理论基础 2.1 量子纠缠的概念 作为一种奇特的量子力学现象，量子纠缠描述了一类由两个以上子系统组成的复合系统的特殊量子态，即此量子态无法分解为成员系统各自量子态的张量直积。量子纠缠可以存在于各种物理系统，是粒子在由两个或两个以上粒子组成的系统中相互影响的非定域现象，即使粒子之间在空间上可能分开很远，但对量子纠缠粒子系统中任意一个粒子的测量结果都会左右粒子系统中其他粒子的状态。
2.2 量子纠缠的应用 作为一种物理资源，纠缠态在量子信息的各方面，例如：量子隐形传态、量子密钥分配、量子密码、测量基础上的量子计算、量子通讯等都起着重要作用。纠缠资源是量子计算领域的关键资源，未来要实现量子计算机，在实现技术上面临诸多严峻的挑战,要解决三个方面的问题——量子算法、量子编码、实现量子计算的物理体系。 2.3 光子的轨道角动量纠缠 研究表明,光束有两种角动量： 1)由于光束的偏振特性产生的角动量，称为自旋角动量。 2)由于光束具有螺旋形相位结构而产生的角动量，称为轨道角动量。 轨道角动量的本征态具有相位项 ， 为任意整数。自旋角动量与光场的偏振态有关, 轨道角动量与相位有关。拉盖尔－高斯光束(LG)是一类应用最为广泛的暗中空光束，并且拉盖尔－高斯模是光子的轨道角动量的本征态。文献[10]给出了光子轨道角动量的研究介绍，如图2.1可以得到近轴拉盖尔－高斯模的激光束携带螺旋波前。图 2.1光子的轨道角动量特点。（a）（b）具有轨道角动量的光子的横向强度模式分布，（a）为理论图，（b）为实验产生获得的图，为中心暗的中空光束。（c）螺旋波前。（d）漩涡流。（e）获得 m=1阶干涉的叉形光栅。