Магистрант КФУ исследует генерацию однофотонных состояний света, необходимых для квантовых вычислений

Диплом за лучший доклад на XXII Международной  молодежной научной школе  “Когерентная оптика и оптическая спектроскопия», проходившей в КФУ ,  получил  Илья Чуприна.

Ее организаторами являются Казанский  федеральный университет , Казанский физико-техническим институт КазНЦ РАН и Академия наук Республики Татарстан.

Молодой ученый Института физики КФУ представил в октябре на суд строгого жюри свою работу «Генерация чистых однофотонных состояний света на основе спонтанного четырехволнового смешения в системе связанных кольцевых микрорезонаторов». Научные исследования Илья, который в сентябре стал лауреатом Премии имени К.А.Валиева, ведет под руководством профессора РАН, профессора  КФУ, директора КФТИ ФИЦ КазНЦ РАН Алексея  Калачева.

«Разработка однофотонных источников света, которой мы сейчас занимаемся,  — важная задача оптических квантовых технологий, поскольку однофотонные состояния являются необходимым ресурсом квантовых коммуникаций и квантовых вычислений. В частности, особенно востребованы интегральные источники квантовых состояний света на основе фотонных чипов, поскольку они легко масштабируются и могут быть встроены в сложные квантовые схемы», –  отмечает  магистрант кафедры оптики и нанофотоники Института физики Казанского федерального университета.

В августе этого года в журнале Laser Physics Letters  вышла статья, одним из авторов которой является Илья Чуприна. Молодой физик   рассказал о научных результатах,  которые нашли отражение в этой публикации.

«В нашей работе мы исследовали генерацию  однофотонных состояний света в кольцевых микрорезонаторах, представляющих собой волновод в форме кольца на кремниевой подложке. Такие резонаторы можно изготовить стандартными литографическими методами и объединить в целую систему на одном фотонном чипе. В результате нелинейных оптических эффектов при воздействии излучения накачки в такой системе могут рождаться коррелированные пары фотонов. Тогда детектирование одного из них говорит о наличии второго, и мы получаем так называемый однотонный источник с оповещением, – рассказывает  Илья. –  Цель нашей работы состояла в том, чтобы найти оптимальные условия для генерации чистых однофотонных состояний, то есть состояний, которые заданы с максимально возможной точностью.  Это очень важная задача, поскольку именно такие состояния нужны для оптических квантовых вычислений».

Авторам исследования  удалось доказать, что в системе связанных резонаторов при некоторых оптимальных условиях можно генерировать почти идеальные чистые состояния и сразу разделять коррелированные  фотоны по каналам, что упрощает оптическую схему. По словам Ильи Чуприны, этот  подход можно использовать для оптимизации и других источников квантовых состояний света, основанных на нелинейных эффектах в микрорезонаторах.