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获取光/光子携带的信息对于信息科学的基础研究以及量子和经典层面的许多光应用都至关重要。在本次演讲中，我将首先介绍一系列直接断层扫描协议，这些协议可以表征各种类型的结构光或高维光子状态。首先，我们展示了一些用于 OAM 状态、拉盖尔-高斯模式和厄米-高斯模式的高性能模式分类器。然后，我们介绍一些无扫描直接断层扫描协议，这些协议可以测量高维空间模式、空间矢量模式和部分相干模式（混合状态）。这些直接断层扫描方法将读数直接与描述要测量的量子系统的复值状态向量或其他量相关联，因此可以显著降低高维状态断层扫描程序的复杂性。此外，我们表明可以设计断层扫描协议，以便可以在单个实验装置中获取描述光子状态所需的所有信息，而无需任何扫描。这对于量子和经典光子状态的实时计量尤其有趣。在工作的第二部分，我将介绍一些关于湍流环境中稳健的高信息容量光通信协议的最新工作。我将展示一种基于湍流弹性矢量光束的通信方案以及一种基于相位共轭的方案，以通过 340m 自由空间链路实现使用 OAM 模式的低串扰通信。最后，我还将介绍一种矢量相位共轭方案，该方案可通过 1 公里的多模光纤实现 210 空间模式通信。这些实现可以导致在现实环境中实际开展高维光通信。
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