Результаты пятого этапа проекта

Целью проекта являются фундаментальные и поисковые научные исследования в области разработки волноводных нелинейно-оптических методов получения квантовых состояний света для приложений квантовой оптики. Полученные на предыдущих этапах результаты заложили основы двух новых крупных направлений исследований, формирующихся на стыке нелинейной фотоники, квантовой оптики, оптики сверхкоротких импульсов и световодной оптики:

(1) световодной инженерии квантовых состояний света – уникального арсенала методов генерации неклассических световых полей с требуемыми для конкретных задач и приложений временными, спектральными и пространственными свойствами на основе нелинейно-оптических процессов в световодных системах с управляемой нелинейностью и активно формируемой дисперсией

(2) нелинейной фотоники квантовых материалов, включая методы полностью оптического переключения зарядового состояния новых твердотельных квантовых материалов

Для достижения общих целей проекта на третьем этапе решались следующие задачи:

Оптимизация оптической схемы для увеличения эффективности волоконного источника  широкополосных фотонных пар

Разработка волоконных источников лазерного излучения накачки для реализации интегральных волоконных схем генерации фотонных пар с требуемыми спектроскопическими параметрами.

 Исследование и оптимизация режимов работы квантовых сенсоров на основе NV-центров в полностью мультифотонном режиме

Оптимизация методов полностью оптической локальной термометрии в волоконном формате, а также в режиме микроскопии.

Теоретическое исследование перспективных широкополосных многорезонаторных схем квантовой памяти, обладающих высокой квантовой эффективностью.

Теоретическое и экспериментальное исследование эффекта квантовой телепортации в условиях сохранения фотонов в ячейке квантовой памяти

Реализация экспериментальной схемы оптического квантового репитера

Закупка оборудования для научных исследований, материалов и комплектующих к ним

Участие в конференциях ведущего ученого и членов научного коллектива

Организация конференций, проводимых научным коллективом по направлению научного исследования

Подготовка к публикации статей по результатам исследования.

При выполнении задач пятого этапа проекта получены следующие основные результаты:

Был оптимизирован оптоволоконный источник широкополосных фотонных пар. Полученные результаты на основе экспериментальных и численных исследований показали высокий потенциал применения МС-волокон в задачах квантовой микроскопии в качестве источника широкополосного двухфотонного света с временем корреляции до  ~ 6 фс, и объёмом корреляции  ~ 2 мкм3. Полученные значения величин  и , достаточны для применения к задаче визуализации распространенных в биологических приложениях современных флуоресцентных сенсоров.

На основе созданного источкика фотонных пар было предложено повысить эффективность микроскопии с локализованным плазмонным структурированным освещением  за счет корреляции интенсивности. Этот метод использует субволновую структуру излучения накачки для кодирования информации с высокой пространственной частотой, что может повысить разрешение до трех раз, прежде чем возникнут пробелы в носителе оптической передаточной функцией (OFT). Для квантовой антигруппировки анализ корреляции интенсивности индуцирует более высокие гармоники в структуре освещения и увеличивает эффективную OTF. В результате, во-первых, резко повышается разрешение, поскольку возникают высшие гармоники картины освещения, а во-вторых, большая OTF из-за корреляций интенсивности предотвращает раннее образование разрывов в носителе OTF.  Этот метод может быть полезен в оптической микроскопии, где низкоинтенсивное освещение имеет первостепенное значение при стремлении к высокому пространственному, но умеренному временному разрешению.

Были исследованы ключевые параметры узкополосных фотонных пар с длиной волны холостого фотона вблизи 1550 нм, генерируемых на основе ЧВС ультракоротких лазерных импульсов в МС-волокне. Экспериментально была получена генерация фотонных пар на выходе из оптического волокна со скоростью генерации 5 МГц в полосе частот 400 ГГц . Численный анализ показал, что энергия генерируемого состояния распределена среди малого количества спектральных мод Шмидта, параметр Шмидта для которых варьируется от 1 до нескольких единиц вблизи длины используемых в эксперименте возбуждающих лазерных импульсов. Полученные параметры достаточны для реализуемых в настоящем проекте квантовых репиторов.

Продемонстрирован мультифотонный способ полностью оптического измерения температуры при одновременном освещении винимой и модулированной инфракрасной накачкой. Показано что в условиях локального измерения и большого автолюминесцентного фона такой способ может повысить точность измерения более чем на порядок.

В ходе работы был продемонстрирован полностью оптический метод термометрии на основе анализа спектра люминесценции GeV центров окраски алмаза. Он позволил провести измерения за 50 мкс с точностью 200 мК что обеспечивает чувствительность на уровне 1.4 мК*Гц-0.5. Возможность проводить измерения с высокой скоростью позволили оценить характерные времена остывания сенсора как в воздушном окружении, так и в окружении воды после нагрева импульсным инфракрасным излучением. Оценки времени составили 95 мкс для воздушного окружения и 5 мс нагреве окружающей алмаз воды.

В результате проведенной оптимизации чувствительноть полностью оптического измерения температуры в свободно-подвижном животном была улучшена примерно в 10 раз по отношению к предыдущим экспериментам

Восстановление распределения интенсивности лазерного излучения в реальном времени было продемонстрировано на основе GeV центров окраски алмаза с использованием 2-мерного массива пикселей в фокальной плоскости в режиме микроскопии. Эти пиксели обладали чувствительностью 130 мК*Гц-1/2 и пространственным разрешением, ограниченным диаметром пикселя 5 мкм. Метод измерения на основе отношения спектральных компонент показал большой потенциал для полностью оптического тепловизора. Эти пиксели алмазного микротермометра обладают коэффициентом заполнения 1 и шагом пикселя порядка длины волны инфракрасного излучения.

Мы определили экспериментально достижимую стратегию замены, применимую к произвольной паре неизвестных квантовых состояний. Мы показали, что система резонатор-кубит, состоящая из трех резонаторов и двух кубитов, может обеспечить высокую точность перестановки пары неизвестных квантовых состояний, подготовленных в двух резонаторах этой системы, обеспечивая универсальный вентиль перестановки в гильбертовом пространстве любой размерности.

Мы показали, что электронные и ядерные спиновые степени свободы в атоме водорода обеспечивают физически осмысленную систему отсчета и предоставляют подходящее гильбертово пространство для двусторонней запутанности, совпадение двух кубитов и квантовая когерентность которых могут быть выражены через фундаментальные физические постоянные. Показано, что внутренняя естественная запутанность, которую сохраняют состояния сверхтонкой структуры атома  при низких температурах, быстро уменьшается с ростом температуры, исчезая выше критической температуры  мкэВ. Однако внешнее магнитное поле может преодолеть эту тепловую потерю запутывания СТС. Как один из центральных выводов этой статьи, внешнее магнитное поле может индуцировать и поддерживать запутанность состояний СТС, несмотря на перевес тепловых эффектов, при температурах, значительно превышающих порог , что позволяет разрабатывать запутанность с помощью магнитного поля в низкотемпературных газах и твердых телах.

Представленные в отчете результаты вычислений, демонстрируют возможность использования квантового интерфейса для преобразования поляризационно кодированного фотона в фазово кодированный кубит. Интересной особенностью является изменение значения закодированной фазы в два раза, после преобразования в фазово кодированный кубит. Показанная возможность реализации такого интерфейса повышает функциональность систем квантовых коммуникаций на боковых частотах  и позволяет использовать их с магистралями квантовых репитеров.

Отработана схема квантовой памяти (КП) на основе протокола восстановления сигнала подавленного эха в кристалле 167Er3+:Y2SiO5 на оптическом переходе с телекоммуникационной длиной волны (1536.4 нм) в магнитном поле до 4 Т и температуре 1.5 К.

Таким образом, проведенный цикл работ решает задачу создания оптического квантового репитера на основе разработки базовых элементов квантового репитера и способов их интеграции в общую оптико-электронную схему и открывает тем самым реальный путь реализации квантовых коммуникаций на дальние расстояния.

Результаты четвертого этапа проекта

Целью проекта являются фундаментальные и поисковые научные исследования в области разработки волноводных нелинейно-оптических методов получения квантовых состояний света для приложений квантовой оптики. Полученные на предыдущих этапах результаты заложили основы двух новых крупных направлений исследований, формирующихся на стыке нелинейной фотоники, квантовой оптики, оптики сверхкоротких импульсов и световодной оптики:

(1) световодной инженерии квантовых состояний света – уникального арсенала методов генерации неклассических световых полей с требуемыми для конкретных задач и приложений временными, спектральными и пространственными свойствами на основе нелинейно-оптических процессов в световодных системах с управляемой нелинейностью и активно формируемой дисперсией

(2) нелинейной фотоники квантовых материалов, включая методы полностью оптического переключения зарядового состояния новых твердотельных квантовых материалов

Для достижения общих целей проекта на третьем этапе решались следующие задачи:

Теоретический и экспериментальный поиск параметров микроструктурированных волокон, параметров излучения накачки и режимов генерации для создания волоконного источника широкополосных запутанных фотонных пар

Теоретический и экспериментальный поиск параметров микроструктурированных волокон, параметров излучения накачки и режимов генерации для создания волоконного источника запутанных фотонных пар с параметрами, позволяющими их использовать в квантовой памяти.

Исследование процессов фотоионизации и рекомбинации NV ценров алмаза в результате воздействия интенсивного лазерного излучения в ближнем инфракрасном диапазоне.

Поиск способов повышения контраста визуализации NV-центров за счет двухчастотного управления зарядовым состоянием.

Поиск оптимальных центров окраски алмаза для развития методов волоконной полностью оптической термометрии.

Теоретическое исследование оптимальных схем и высокоэффективного интерфейса квантовой памяти на фотонном эхе в оптическом резонаторе.

Экспериментальное исследование спектроскопических свойств оксидных кристаллов, активированных редкоземельными ионами Er3+ и/или Eu3+, Tm3+, Pr3+.

Оптимизация и экспериментальная реализация усовершенствованной схемы оптической квантовой памяти на кристалле, помещенном в оптический резонатор

Закупка оборудования для научных исследований, материалов и комплектующих к ним

Участие в конференциях ведущего ученого и членов научного коллектива

Организация конференций, проводимых научным коллективом по направлению научного исследования

Подготовка к публикации статей по результатам исследования.

При выполнении задач третьего этапа проекта получены следующие основные результаты:

Проведен детальный анализ ландшафта параметров микроструктурированных волноводов для получения широкополосных двухфотонных состояний. Проведены эксперименты по генерации двухфотонных состояний в процессе спонтанного ЧВВ в широком диапазоне длин волн от 500 до 1700 нм для различных поляризационных конфигураций процесса. На основе теоретической модели и экспериментальных данных проведена характеризация получаемых состояний света. В результате создан и проанализирован источник широкополосных состояний света, позволяющий создавать фотонные пары спектральной шириной до 300 нм и за счет выбора поляризационной конфигурации обеспечивающий возможность перестройки длины волны накачки при сохранении большой ширины спектра. Данный источник может быть применен на следующем этапе выполнения проекта к задачам квантовой спектроскопии и микроскипии.

На основе экспериментальных данных численного анализа микроструктурированного волокна были найдены режимы генерации спонтанного ЧВВ, для которых выполняется условие согласования групповых скоростей, выполнение которого необходимо в схемах по созданию поляризационно запутанных фотонных пар. Среди найденных режимов можно выделить такие режимы, для которых спектральное положение линий фотонов близко по своим значениям к положению линий оптических переходов для ряда кристаллов с редкоземельными ионами, рассматриваемых в качестве возможных кандидатов для создания на их основе квантовой памяти.

     При распространении по криволинейной траектории оптический луч имеет тенденцию изменять свое положение, смещаясь от центра кривизны траектории. Анализ этого эффекта с помощью оператора эволюции показал, что его свойства могут быть поняты в терминах свойств волнового вектора поля и определяются симметрией траектории луча и формой профиля показателя преломления. Смещение луча, вызванное изгибом траектории и связанные с ним потери на туннелирование были исследованы в зависимости от величины изменения показателя преломления и диаметра пучка для обобщённых профилей показателя преломления. Показано, что это смещение может выступать в роли высокочувствительного векторного указателя для геодезических линий искривлённой траектории и сенсором оптического туннелирования, вызванного изгибом профиля показателя преломления.

Была собрана экспериментальная установка и были проведены измерения многофотонного поглощения в приповерхностном слое алмаза с NV-центрами в условиях облучении мощными инфракрасными лазерными импульсами. В процессе оптического возбуждения наблюдались различные нелинейные эффекты, связанные с двухфотонным поглощением NV-центров, а также пятифотонным поглощением алмазной матрицы. В последнем случае возбуждение, вероятнее всего, приводит не только приводит к люминесценции NV-центров, но и оказывает существенное влияние на их зарядовое состояние. Также были проведены измерения модуляции NV-центров с помощью инфракрасного излучения, работающего в непрерывном режиме. Полученные результаты показали высокие значения глубины модуляции ФЛ сигала NV- (более 10%) с временами переключения менее 15 мкс.

Реализовано 2 способа модуляции спектра центров окраски типа азот вакансия для повышения контраста визуализации и показано одновременное участие процессов фотоионизации и подавления спонтанной люминесценции (STED) при возбуждении фемтосекундными импульсами с центральными длинами волн 800 нм и 1050 нм. Показана возможность реализации STED при двухфотонном возбуждении люминесценции.

Был произведен экспериментальный подбор наиболее подходящих сенсоров температуры на основе SiV и GeV центров окраски алмаза с диаметром частицы порядка 15-30 мкм. Наилучшая экспериментально измеренная чувствительность была получена с GeV центрами окраски алмаза и составила 1.4 мК*Гц-0.5. Такая чувствительность более чем на порядок превосходит ранее достигнутые значения чувствительности, основанные на полностью оптическом измерении температуры. Исследовано влияние когерентности источника накачки и изгиба оптоволокна на чувствительность измерения температуры в волноводном формате. Мы представили полностью оптические измерения температуры с высоким разрешением в головном мозге свободно подыижных мышей с использованием имплантируемого термометра, который объединяет переключаемый двухсекционный волоконно-оптический зонд и микрокристалл алмаза с GeV  центрами окраски. С точки зрения общей картины существующих инструментов для измерения температуры мозга in vivo, таких как миниатюрные имплантируемые в мозг платиновые или золотые терморезисторы и изолированные термопары, оптоволоконные зонды, продемонстрированные в этом исследовании сенсоры предлагают комбинацию преимуществ и функциональных возможностей. Во-первых, благодаря своей двухсекционной конструкции волоконно-оптические термометры можно отключать и повторно подключать по мере необходимости для длительных измерений, при этом в мозгу модели животного остается только небольшой волоконный имплантат в промежутках времени между измерениями, что позволяет избежать чрезмерной нагрузки на животное. Во-вторых, пространственное разрешение волоконно-оптической термометрии ограничено размером сердцевины волокна, dc, и диаметром алмаза D порядка 50 мкм что может обеспечить более высокое пространственное разрешение по сравнению с большинством доступных терморезисторов и термопар, имплантируемых в мозг. Более того пространственное разрешение может и будет дополнительно уменьшено за счет использования кристаллов алмаза меньшего размера и оптоволокон с малой сердцевиной  что позволяет проводить измерения температуры с субмикронным разрешением. В отличие от терморезисторов и термопар, волоконно-оптические зонды не требуют электрического тока и, следовательно, не подвержены ограничениям точности термометрии из-за джоулева нагрева. В-пятых, как их важное преимущество перед терморезисторами и термопарами, волоконно-оптические зонды не содержат никаких проводящих компонентов. Поскольку такие зонды не искажают электрические и магнитные поля, они полностью совместимы с текущими исследованиями, направленными на обнаружение электрических и магнитных полей внутри бодрствующего мозга, а также с экспериментами, в которых электрические и магнитные поля используются для нейростимуляции. И последнее, но не менее важное: оптоволоконные зонды, представленные в этой работе, позволяют измерять температуру мозга с точностью в пределах 0,1 °C при уровне мощности лазера, достаточно низком, чтобы поддерживать индуцированный лазером нагрев мозга значительно ниже 0,1 °C. При таком соотношении точности и обратного теплового воздействия волоконно-оптические термометры расположены очень выгодно, по сравнению даже с самыми точными и наименее пертурбативными имплантируемыми терморезисторами и термопарами, для термометрии с высоким разрешением живого, бодрствующего мозга.

Представлены результаты теоретического и исследования оптической квантовой памяти в схеме с одним резонатором, которые сравнивались с экспериментальными данными, полученными для данного типа протокола КП на кристалле Tm:YAG. Теоретические результаты оказались в хорошем согласии с данными эксперимента, что позволило лучше понять влияние различных факторов на неидельность реализации данной КП, поведение ее эффективности в зависимости от параметров контролирующих лазерных импульсов (им импульсной площади), влияния декогеренцции атомного перехода, степени неоднородности интенсивности лазерных полей, а также согласования импедансов резонатора с величиной резонансного поглощения атомов, влияния внутренных потерь резонатоа. Полученные результаты позволили сделать важные выводы возможностых реализации данного типа КП в оптическом резонаторе и сделать конкретные предложения о дельнейших шагах по ее совершенствованию КП. На основе полученных результатов была подана заявка на ищобретение  и условиях, при которых она может использоваться для качественного сохранения квантового состояния однофотонных световых полей.

 Изучения и анализ многорезонаторнгой квантовой памяти позволил установить параметры изучаемых схем, позволяющие наилучшим образом сохранять световые поля к конечном числе согласованных по параметрам оптических резонаторах и предложить на этой основе вариант реализаици быстрой широкополосной многорезонатной КП способной работать при комнатной температуре.

Также мы определили класс суперпозиционных спиновых когерентных состояний, которые могут обеспечить точность измерений на уровне предела Гейзенберга. Мы продемонстрировали, что суперпозиция любых двух противоположных точек на сфере Блоха, то есть двух противоположных спиновых когерентных состояний, может обеспечить точность ПГ. Это открытие предлагает универсальную стратегию генерации квантовых состояний для метрологии и предлагает физически ясную перспективу взаимосвязи между точностью ПГ и двухмодовыми состояниями.

В результате проведенных исследований определены базовые характеристики кристаллов  Er3+:YSO (времена поперечной и продольной релаксации, дипольный момент, величина неоднородного уширения используемых переходов). Спектроскопические данные, полученные в различных внешних магнитных полях, позволили определить оптимальные ориентации магнитного поля и кристаллографических осей кристалла для создания квантовой памяти на основе протокола восстановления спящего фотонного эха в резонаторе, работающей на телекоммуникационной длине волны (~1.5 мкм).. В следующем этапе данные параметры будут использованы для определения характеристик ячейки квантовой памяти (параметры резонатора, рабочая длина волны, параметры контролирующих пучков, уровень квантового шума и т.д.) и реализации квантовой памяти на телекоммуникационной длине волны и проектирования узлов квантового репитера. 

Оптическая спектроскопии ионов празеодима в кристалле кристалла Pr3+:Y2SiO5. позволила определить основные спектроскопические параметры об оптической плотности и спектральной ширине оптического перехода иона празеодима, интересного для использования в оптической квантовой памяти. Для проведения дальнейших экспериментов спроектированы и изготовлены катушки Гельмгольца с намотанным сверхпроводником, которые дадут возможность ставить эксперименты со специально подобранным направлением внешнего магнитного поля относительно кристаллографических осей кристалла с целью реализации новых протоколов долгоживущей оптической квантовой памяти на этом кристалле.

Создана модернизированная эффективная схема квантовой памяти для малофотонных световых полей на кристалле Tm3+:Y3Al5O12, основанная на использовании протокола восстановления спящего фотонного эха в оптическом резонаторе. Получена эффективность ~27% при времени хранения в памяти 36 мкс. Проведенные исследования и работы позволили уменьшить среднее число фотонов в сигнальном световом импульсе примерно в 2.5 по сравнению с лучшим ранее полученным результатом французской группы [94] при том же отношении сигнала к шуму (равному единице) в сигнале восстановленного эха. Анализ полученных результаты указывает на реальные перспективы использования протокола восстановления спящего фотонного эха для создания высокоффективной квантовой памяти для однофотонных полей. Важнейшим требованием реализации такой памяти, является выбор рабочего вещества с достаточно большим временем жизни возбужденного состояния и временем когерентности рабочего перехода (Y2SiO5: Er3+, в частности) и использование контролирующих лазерных импульсов в импульсной площадью достаточно близкой к \pi.

В кристалле Tm3+:Y3Al5O12 мы также обнаружили линейный Штарк эффект и связали его наличие с проявлением локальных неоднородностей в окрестности ионов туллия, вызывающих нарушение локальной симметрии кристаллических ячеек. Используя обнаруженный эффект мы продемонстрировали протокол квантовой памяти с эффективной адресацией в записи и считывании отдельных сигнальных световых импульсов. Эффективность адресации составила не менее ~95%. Дальнейшее увеличение ее эффективности является предметом дальнейших исследований. Применение более коротких сигнальных импульсов и более точной настройки рефазирующих световых импульсов позволят существенно повысить эффективность считывания сигнальных импульсов в исследуемом кристалле в режиме адресации. Адресация на основе линейного эффекта Штарка с использованием однородного по пространству электрического поля продемонстрирована впервые.

Благодаря неинвазивности методы последовательности ранжированных амплитуд (ПРА) и ранжированной корреляционной функции (РКФ) могут применяться в области идентификации различных по природе источников сигналов и шума. Продемонстрированные преимущества ранжированного анализа открывают новые возможности для количественного описания качества полезной квантовой случайности и введения новых критериев защиты для квантовых коммуникаций. Кроме быстрой параметризации шумов теоретическими моделями используя данные методы можно количественно оценивать и границы применимости моделей с помощью непараметрического анализа хвостов распределений ПРА.

В ходе выполнения этапа 4 в полном объеме были решены все поставленные задачи.

Результаты третьего этапа проекта

Показано, что эффекты нелинейной оптики ультракоротких лазерных импульсов могут играть существенную роль в генерации фотонных пар посредством спонтанного четырехволнового смешения широкополосных пакетов фотонов в оптическом волноводе. В этом режиме генерации фотонных пар теоретические модели могут оставаться согласованными с условиями сохранения энергии и числа фотонов только при включении частотной зависимости нелинейной связи волн, приводящей к динамике формы волны ударного типа и сильной асимметрии в ЧВВ усилении боковых полос спектра. Показано, что резонансная передача энергии от солитона к дисперсионным волнам, сопровождаемая излучением черенковского типа, открывает канал, в результате которого фотоны ЧВВ уходят из стандартных сценариев генерации перепутанных фотонов.

Показано, что векторное четырехволновое взаимодействие сверхкоротких лазерных импульсов малой мощности в сильно нелинейном волокне с должным образом оптимизированным профилем дисперсии позволяет эффективно генерировать высококачественные пары фотонов со скоростями счета фотонных пар выше 106 пар/(с*мВт) и является источником яркого сжатого вакуума. Была продемонстрирована группировка фотонов в режиме генерации фотонных пар с коэффициентами корреляции (0) более 1000 при мощности накачки p всего 0,1 мВт. Показано, что общая ширина перестройки существенно превосходит реализованный ранее источник фотонных пар и составляет более 200 ТГц при предельной ширине спектра квантового состояния более 100 ТГц.

В результате четырехволнового взаимодействия в микроструктурированных световодах, реализован яркий волоконный источник широкополосных квантовых состояний света в векторном режиме четырехволнового взаимодействия. При этом перекрещено поляризованная накачка и перекрещено поляризованные боковые полосы, связанные с компонентами тензора кубической восприимчивости, обеспечивает мощный ресурс квантовой запутанности, позволяющий создавать эффективные волоконно-оптические источники запутанных фотонных пар. Угловая зависимость скорости счета холостого канала указывает на заметный фон фотонов комбинационного рассеяния в холостом канале, а поляризационная степень свободы позволила подавить комбинационное рассеяние и реализовать лучшее отношение сигнала к фону по сравнению с предыдущими результатами

Продемонстрировано, что состоянием фотонных пар реализованного в этапе источника можно управлять, изменяя длину волны накачки и геометрию поляризации, создавая при этом как высокочистые низкоразмерные запутанные состояния, так и высокоэнтропийные запутанные состояния в пространстве очень высокой размерности. Продемонстрировано, что разложение Шмидта во временной области позволяет адекватно описать импульсные моды, содержащие двухфотонные состояния высокой чистоты, с точки зрения нелинейной динамики коротких импульсов классического поля, что раскрывает фундаментальное соотношение между квантовой и классической картинами генерации фотонных пар.

Разработан световодный протокол квантовой памяти (КП) на основе схемы восстановления спящего фотонного эха (ВСФЭ) и линейного эффекта Штарка в постоянном электрическом поле в кристалле Tm3 +: Y3Al5O12. Применение оптического резонатора в схеме ВСФЭ позволило увеличить эффективность КП с 13 % в открытом пространстве до 21% в резонаторе. Кроме этого, использование спектральных фильтрационных свойств резонатора позволило уменьшить уровень квантовых шумов в восстановленном сигнале примерно в 2 раза по сравнению с предыдущим результатом, полученным ранее при реализации данного протокола КП в открытом пространстве.

Развивая данный протокол мы предлагаем схему широкополосной квантовой памяти для хранения однофотонных оптических полей на системе с одиночных атомов, расположенных в системе высокодобротных резонаторов.  Расчёты показали что существует интервал времени когда все моды резонатора опустошаются и все сигнальное излучение сохраняется в системе атомов. Внутри этого интервала времени возникает возможность перевести атомные возбуждения на долгоживущие уровни атомов, используя дополнительные внешние контролирующие поля, что открывает возможность создания оптической квантовой памяти на конечном числе контролируемых атомов, помещенных в систему резонаторов. В качестве таких атомов, например, могут быть центры окраски в алмазе, которые обладают довольно большим временем жизни квантовой когерентности при комнатной температуре.

Проделаны работы по совершенствованию протокола квантовой памяти (КП) на основе схемы восстановления спящего фотонного эха (ВСФЭ). В разработанном протоколе мы также продемонстрировали возможность сохранения сигнального импульса, содержащего ~8 фотонов (в среднем) при отношении сигнал/шум ~1 в восстановленном сигнале. Мы показали, что схема многорезонаторной квантовой материнской платы позволяет добиться эффективной и программируемой передачи квантового состояния между пространственно распределенными подсистемами многочастичной квантовой системы. Управляемый перенос возможен для квантовой системы с равноотстоящими собственными частотами, созданными при специальном выборе констант связи и начальных атомных и резонаторных частот. Исследованная волноводная система может быть реализована на резонаторах с модами шепчущей галереи, связанных с различными квантовыми объектами, включая исследованные в проекте кристаллы с редкоземельными ионами, квантовыми точками или NV-центрами в алмазе. Последнее делает эту схему перпективной для работ при комнатных температурах. При этом когерентное управление оптической атомной когерентностью может осуществляться дополнительными лазерами, настроенными на другие собственные частоты микрорезонаторов. Предсказанная динамика расширяет алгоритмические возможности квантовых вычислений с помощью логических кубитов и кутритов. Оптимизация всех параметров в КМП с 3 резонаторами возможна для атомных параметров, охватывающих широкую полосу частот, которая обеспечивает высокую скорость работы КМП.

Был проведен анализ и получено общее выражение для линейной энтропии неортогонального мультиразмерного  состояния кутрита, обеспечивающее количественную меру для определения квантовой запутанности в классе неортогональных состояний кутритов  с n-мерной размерностью с любым n. Анализ этого выражения показывает замечательные свойства мультиразмерных  состояний кутритов, которые делают их уникальным ресурсом для квантовой информатики. В рамках нашего анализа были определены условия для повышенной и максимальной квантовой запутанности мультиразмерных кутритовых состояний. Из-за «доступа» к более высокой размерности  гильбертового пространства кутритов, квантовое перепутывание таких состояний обеспечивает  значительные преимущества по сравнению со стандартном случаем кубитов. Для генерации мультикутритных состояний было предложено использовать опто-механический резонатор Фабри-Перо с гармонически осциллирующим зеркалом и последовательность светоделителей.

Экспериментально исследовано влияние интенсивности и центральной длины волны инфракрасного излучения в широком спектральном диапазоне 800-1400 нм, покрывающим спектральные интервалы всех окон прозрачности, используемых при мультифотонной микроскопии живых объектов. Для этого наблюдалась мультифотонная люминесценция NV-центров, исследовалась зависимость ионизации и рекомбинации от условий возбуждения. Для описания наблюдаемых закономерностей была разработана математическая модель, которая показала высокое согласие с экспериментом. Анализ экспериментальных данных с помощью данной модели позволил найти зависимость эффективной частоты ионизационных переходов при многофотонном возбуждении от интенсивности возбуждающего поля, максимальное значение которой составило 15 МГц, что на несколько порядков выше измеренных ранее значений частот для случая однофотонного возбуждения. При мультифотонном возбуждении была показана спин-зависимая модуляция люминесцентного отклика обоих зарядовых состояний квантовых сенсоров на основе NV-центров в алмазе, открывающая возможности для высокочувствительной регистрации магнитного поля и температуры в присутствии интенсивного инфракрасного излучения в отсутствии эффектов нагрева.

Показано, что подавление фона при визуализации двухфотонной флуоресценции из центров окраски азот-вакансия (NV центров) в сильно флуоресцирующей среде может быть достигнуто полностью оптическими средствами посредством многофотонной модуляции зарядового состояния NV центров в смеси из отрицательно заряженных и нейтральных NV центров. Излучение из иттербиевого волоконного лазера с длительностью импульса 100 фс и центральной длиной волны 1060 нм идеально подходит для этого вида многофотонной микроскопии, обеспечивая, как показывают наши эксперименты, эффективное двухфотонное возбуждение как NV—, так и NV0-зарядовых состояний, но удерживая нелинейность n-фотонной ионизации, необходимой для модуляции зарядового состояния NV− ∕ NV0  минимальной, n=3.

Исследованы ограничения, накладываемые на чувствительность квантовых сенсоров температуры и магнитного поля при повышении мощности микро-волнового излучения и нагрева среды. Для разных концентраций NV центров в алмазе изучено вызванное нагревом снижение чувствительности, за счет гашения люминесцентного отклика. Показано что нагрев является физической причиной ограничения точности измерения квантового сенсора.

В полимерных волноводах реализовано оптическое управление задержкой фемтосекундных лазерных импульсов длительностью 400 фс, 200 фс и 60 фс со спектральной шириной 2.6 ТГц, 4.1 ТГц и 19 ТГц на промежутки времени 190 фс, 120 фс, 70 фс, соответственно. Результаты экспериментов хорошо описываются в рамках выбранной нами модели воздействия интенсивного импульса накачки на слабый сигнальный импульс через комбинационно-активную моду вещества. Теоретический анализ позволил понять, как ведет себя временной профиль сигнального сверхкороткого лазерного импульса различной спектральной ширины при ВКР усилении в комбинационно-активной среде. Результаты наших исследований позволяют говорить о возможности реализации различных устройств многоканальной интегральной оптики, таких как оптические буферные устройства для квантовой памяти или оптические многоканальные переключатели на основе «замедления» света в полимерных волноводах.

Усовершенствован протокол и на его основе экспериментально реализована стабильная долговременная квантовая связь для рекордного расстояния с использованием прототипа распределения квантовых ключей, обеспечивающего высокую помехозащищенность сетевых линий и узлов за счет фазового кодирования.

В ходе выполнения этапа 3 в полном объеме были решены все поставленные задачи.

Результаты второго этапа проекта

Показано, что ЧВС ультракоротких лазерных импульсов в высоконелинейном микроструктурированном (МС) волокне  может обеспечить мультимодальный источник широкополосных квантовых состояний света. В режиме малых мощностей накачки была продемонстрирована генерация двухфотонных состояний и предвещательных одиночных фотонов с шириной полосы до ≈ 6 ТГц в диапазоне перестройки боковой полосы ЧВС ≈ 55 ТГц. В методике генерации предвещающего одиночного фотона корреляционные измерения с тремя детекторами обнаруживают сильную антигруппировку фотонов в сигнальном канале, при этом более 99,2% отсчётов сигналов идентифицированы как действительно однофотонные состояния. При больших мощностях накачки и измерениях с двумя детекторами соответствующий коэффициент корреляции между сигнальным и холостым каналами стремится к пределу, равному 2, что указывает на генерацию широкополосного яркого сжатого вакуума.

Был продемонстрирован волоконно-оптический источник случайных чисел, в котором генерация случайных чисел осуществляется посредством изначально квантового процесса — обнаружения коррелированных перепутанных фотонных пар, полученных спонтанным ЧВС, в сильно нелинейном МС волокне SC-5.0-1040 PCF17 с подходящим профилем дисперсии. Случайность выходящих фотонных пар с нашего волоконно-оптического ГСЧ проверена Национальным институтом стандартов и технологий. Мы определили режимы ЧВС, в которых источники коротких лазерных импульсов могут обеспечить высокую пиковую мощность, необходимую для управления генерацией фотонной пары в оптических волокнах без чрезмерной потери случайности из-за нежелательных паттернов на выходе фотонной пары ГСЧ.

Была реализована экспериментальная система для генерации и изучения квантовых состояний света — коррелированных фотонных пар, созданных в процессе векторного ЧВВ II типа в образце МС волокна модели NL-PM-750, позволяющая легко перестраиваться между перепутанными и факоризуемыми состояниями. В предварительных экспериментах по двухфотонной интерференции полученных коррелированных фотонных пар продемонстрированы нелокальные эффекты: обнаружено, что интерференционные колебания второго порядка простираются далеко за пределы длин когерентности, что подтверждает тот факт, что пары при длине волны накачки 800нм находятся в спектрально-запутанном состоянии.

Было показано, что нерезонансное когерентное четырехволновое смешение является источником шумовых фотонов, снижая контраст считывания в широкополосных комбинационных квантовых запоминающих устройствах. Мы продемонстрировали, что этот шум не может быть подавлен с помощью фазового согласования, но может быть уменьшен на много порядков при подходящей конфигурации поляризации и правильной подобранной формы поля.

Было экспериментально показано, что когерентное антистоксовое комбинационное рассеяние представляет собой универсальный спектроскопический протокол для оптического опроса широкополосной квантовой памяти на основе долгоживущих когерентных фононов в твердых телах. В нашей схеме квантовой памяти, опрашиваемой КАРС, перестраиваемое по частоте стоксово поле, полученное с помощью фотонно-кристаллического волокна с заданной дисперсией и нелинейностью, записывает волновой пакет широкополосного поля накачки в память на основе когерентно управляемых оптических фононов алмаза. Затем зондирующее поле прикладывается с некоторой задержкой по времени для считывания когерентности, вызванной полем накачки и стоксовым полем. Это приводит к возникновению антистоксова сигнала, который служит для передачи состояния фононной квантовой памяти и предлагает уникальный способ изучения эффектов квантовой интерференции и затухания когерентности на границе раздела между классическим и квантовым. Мы продемонстрировали, что при использовании КАРС для опроса квантовой памяти метод не только помогает решить проблему нерезонансного ЧВС, что приводит к появлению нежелательных фотонов при считывании состояния квантовой памяти, но на самом деле предоставляет средства для использования нерезонансного ЧВС-отклика для более точной количественной характеристики состояния фононной памяти. Кроме того, с подходящей временной задержкой, введенной между зондирующим импульсом и парой импульсов накачка-стокс, считанный из фононной памяти сигнал не имеет фоновых фотонов, генерируемых через нерезонансное ЧВС.

Предложена каскадная схема сверхэффективной широкополосной квантовой памяти, состоящей из четырёх кольцевых резонаторов с высокой добротностью, формирующих управляемую гребёнку частот и взаимодействующую с долгоживущими спиновыми системами и с волноводом. Использование передаточной функции даёт расширенные условия согласования, оптимизацию всех спектроскопических параметров системы для реализации квантовой памяти в резонаторе. Было показано, что наша квантовая схема памяти не накладывает большие ограничения на параметры потерь в резонаторах и позволяет достичь очень высокой эффективности  ̴99,99% в широком диапазоне частот.

Довольно простая схема оптимизации используемая нами в нескольких спектральных точках не требует больших вычислительных ресурсов и может быть проанализирована аналитический на основе применяемых методов алгебраической геометрии. Изучаемая схема может быть также реализована на системе высокодобротных микрорезонаторов WGM («стелющиеся» моды) соединённых с внешним оптическим волноводом путём обеспечения наличия резонансных атомных ансамблей в каждом микрорезонаторе. При этом когерентный контроль оптической атомной когерентности может быть осуществлён с помощью дополнительных лазеров, настроенных на другие собственные частоты WGM микрорезонаторов.

В процессе экспериментального исследования влияния размеров кристаллов алмаза квантового сенсора в диапазоне от 100 нм до 300 мкм на подавление флуоресценции NV-центров алмаза при возбуждении оптической накачкой, как и в разделе 9 отчета первого этапа, тепловой нагрев являлся основным физическим фактором и не зависел от размеров в исследуемых диапазонах. Величина нагрева от мощности существенно зависила от теплового контакта алмазов с подложкой, что приводило к меньшему тепловому штрафу для кластеров алмазных наночастиц.

В ходе экспериментального изучения влияния концентрации центров окраски азот-вакансия в HTHP алмазах на динамику подавления флуоресценции при оптической накачке на длине волны 532 нм было показано что в режиме слабой фокусировки при увеличении мощности накачки подавление люминесценции связано с нагревом образцов. Эффективность нагрева не зависит от концентрации NV-центров, а скорее связана с чистотой образцов от дополнительных примесей, так при изменении яркости люминесцентного отклика почти на два порядка средняя эффективность нагрева варьируется всего в несколько раз и сильно меняется от образца к образцу. Таким образом для уменьшения теплового штрафа необходимо максимизировать преобразование азотных дефектов алмаза в центры окраски типа азот-вакансия.

Для HTHP алмаза с высокой концентрацией дефектов типа азот-вакансия проведены измерения мультифотонной фотоионизации одновременно с измерением температуры. Экспериментально показана возможность фотоионизация NV центров с пребразованием в NV0 центр более 75% при параметрах излучения накачки, вызывающих нагрев не более 6 градусов. Показана возможность полностью оптического локального измерения температуры из обеспечиваемого нелинейным процессом объема перетяжки лазерного пучка в режиме микроскопии с высоким пространственным разрешением. Применение яркой бесфононной линии NV0 центра позволяет измерять температуру с большей точностью чем измерение при помощи NV- центра за счет лучшего отношения энергии содержащейся в бесфононной линии к энергии фононного крыла спектра люминесцентного отклика.  Сильная модуляция спектральной формы люминесцентного отклика NV центров может быть полезна при увеличении контраста визуализации маркерных алмазных частиц.

Также была проведена закупка оборудования для научных исследований, материалов и комплектующих к ним. Результаты были доложены на конференциях. По результатам проведенной работы были опубликованы 4 статьи в высокорейтинговых журналах, и еще 9 статей частично опирались на результаты проекта.

При помощи соисполнителей (Международный учебно-научный центр МГУ имени М.В. Ломоносова) были проведены теоретические и экспериментальные исследования кросс-взаимодействия двух сверхкоротких лазерных импульсов на длинах волн 650 и 800 нм в полимерном световоде длинной 5 см, разница оптических частот которых близка к частоте комбинационно-активных колебаний материала световода. Разработана теоретическая модель, описывающая взаимодействие по средством ВКР и/или ВРМБ сверхкоротких импульсов с учетом группового разбегания и инерционность нелинейного отклика среды. Исследованы спектры оптических потерь и спонтанного комбинационного рассеяния света полимерного световода, на основании которых подобраны оптимальные длины волн импульсов. Эксперименты показали возможность ВКР-усиления сверхкоротких импульсов со спектральной шириной до 3ТГц в поле импульса накачки до 15 раз, что необходимо для реализации световодной линии задержки на основе эффекта замедления света.

При помощи соисполнителей (ООО «Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий») было разработано программное обеспечение для автоматизированного измерения параметров фемтосекундных лазерных импульсов (длительность, спектральная фаза) методом оптического стробирования с разрешением по частоте (Frequency Resolved Optical Gating — FROG) для точного контроля излучения накачки в экспериментах по созданию широкополосных источников квантовых состояний света.

За счет внебюджетных средств было закуплено оборудование, необходимое для реализации исследований по проекту.

За чет дополнительных средств КНИТУ КАИ проведены экспериментальные работы по реализации квантовой рассылки ключа на боковых частотах на большие расстояния в реальной эксплуатируемой инфраструктуре. На междугородней оптоволоконной линии протяженностью 160 км и потерями 45 дБ достигнута скорость генерации квантового ключа 0.05 бит/сек при среднем коэффициенте квантовых ошибок 6%. Соотношение сигнал/шум равное единице в блоке получателя достигнуто при уровне сигнала на боковых частотах около 25 фотонов на такт фазовой модуляции частотой 100 МГц.

Результаты первого этапа проекта

Проведено описание параметров МС волокон, подходящих для эффективной генерации коррелированных фотонных пар в процессе спонтанного скалярного ЧВВ. Выбран оптимальный тип МС волокна – высоконелинейное МС волокно с сердцевиной из плавленого кварца и периодической гексагональной решеткой воздушных отверстий в оболочке, и предложены методы оптимизации для генерации фотонных пар. Вычисления привели к оптимальному значению радиуса сердцевины волокна 1 мкм и оптимальной степени заполнения оболочки воздухом в районе 70-80%. Для этого были отработаны методы численного моделирования, позволяющие выстроить цепочку расчетов от структуры поперечного сечения МС волокна до параметров сигнального и холостого фотонов, составляющих фотонную пару

Проведено моделирование распространения сверхкоротких лазерных импульсов в МС волокнах на основе численного решения нелинейного уравнения Шредингера. Модель учитывает основные физические эффекты, имеющие место при распространении сверхкороткого импульса в МС волокне: дисперсию волокна, мгновенную и запаздывающую нелинейность. Отмечены явления уширения спектра импульса, генерации суперконтинуума, эффект формирования солитонов и солитонного самосдвига частоты, а также процесс ЧВВ. Моделирование процесса ЧВВ показало усиление добавленного в модель белого шума в областях где имеет место синхронизм. Проведено последовательное квантово-механическое описание формирования сжатого двухмодового вакуума в процессе скалярного ЧВВ. Показано, что правильный выбор условий синхронизма для процесса ЧВВ в МС волокнах позволяет значительно снизить негативное влияние спонтанного рамановского рассеяния на степень коррелированности и степень сжатия сигнальной и холостой мод.

Исследован процесс генерации новых спектральных компонент в процессе четырехволнового взаимодействия в МС волокнах двух типов – поддерживающих и не поддерживающих поляризацию. Исследования проводилась над образцами МС волокон моделей NL-PM-750 и NL-2.4-800, как хорошо подходящими для целей генерации квантовых состояний света, согласно критериям, установленным оптимальной структуры. Эксперименты позволили оценить реальную нелинейность рассматриваемых образцов волокон и оценить необходимые параметры импульса накачки. В ходе экспериментов наблюдались интерференционные биения на выходных спектрах из МС волокна. Они несут информацию о степени связанности ортогональных поляризационных мод, участвующих в процессе ЧВВ, а также позволяют определить разность показателей преломления поляризационных мод волокна, которая была оценена как величина в волокне NL-PM-750 и менее в волокне NL-2.4-800. Эти данные были использованы для оптимизации режима четырехфоновых взаимодействий.

Рассмотрены 5 поляризационных конфигураций четырехволнового взаимодействия с одноцветной накачкой, с использованием которых можно создать спектрально запутанные и факторизуемые фотонные пары в МС волокнах. Помимо хорошо изученных вариантов скалярного ЧВВ и векторного ЧВВ I типа, впервые подробно рассмотрена генерация фотонных пар при двух кросс-поляризованных полях накачки. На базе понятия энтропии фон Неймана редуцированной матрицы плотности, дана количественная характеризация степени спектральной запутанности фотонной пары, как функции дисперсионных свойств МС волокна и параметров оптического поля накачки, в частности, центральной длины волны накачки и ее поляризации. Выявлены и рассмотрены режимы, когда в МС волокне с заданной структурой генерируются факторизуемые и сверхзапутанные квантовые состояния фотонной пары, а также широкий класс промежуточных состояний. Показано, что в МС волокнах с использованием векторного ЧВВ возможно сформировать факторизуемые фотонные пары с энтропией запутывания  и параметром Шмидта , что соответствует чистоте состояния сигнального и холостого фотонов 0.96. Также, выявлены условия для создания сверхзапутанных состояний с энтропией запутывания , для описания которых необходимо гильбертово пространство с эффективной размерностью более 100. Полученные результаты важны при выборе экспериментальных условий для создания волоконных источников одиночных фотонов в чистых состояниях, а также полезны с точки зрения разработки новых применений запутанных спектральных состояний в квантовой оптике.

Разработана и протестирована методика проведения экспериментов по четырехволнвому взаимодействию сверхкоротких импульсов в МС волокнах для целей генерации фотонных пар в факторизуемом состоянии и запутанном состоянии. Методика включает в себя подбор образца МС волокна (п.1), выбор параметров излучения накачки, заводимого в волокно (п.2), измерения статистики фотоотсчетов в режиме счета фотонов с помощью лавинных фотодетекторов по схеме интерферометра Брауна-Твисса (п.5.1), вычисление кросс-корреляционной функции фотоотсчетов в сигнальной и холостой модах (п.5.2), измерение спектра сигнального и холостого фотонов (п.5.4) и оценка на основе результатов измерений степени спектральной запутанности фотонной пары (п.4).  В предварительных экспериментах были зарегистрированы и изучены квантовые состояния света — коррелированные фотонные пары, созданные в процессе векторного ЧВВ II типа в образце МС волокна модели NL-PM-750 длиной 40±1 см. Длина волны зарегистрированной сигнальной компоненты составляет 713 нм, длина волны холостой компоненты — 912 нм при длине волны накачки 800 нм и ширине спектра накачки 3 нм FWHM. При средней мощности накачки около 2 мВт достигнута скорость счета фотонных пар 103 Гц, что после коррекции на эффективность детекторов и потерь на оптических элементах дает значение яркости источника ~ 105-106 Гц.

На основе результатов измерения спектров сигнального и холостого фотонов в зависимости от длины волны накачки сделан вывод, что в волокне модели NL-PM-750 в диапазоне длин волн накачки 790-815 нм возможно получить коррелированные фотонные пары в факторизуемом состоянии с энтропией запутанности менее S < 1.05. Такие факторизуемые фотонные пары открывают путь к созданию источника одиночных провозглашенных фотонов в чистом состоянии.

Были проведены теоретические поисковые исследования атомных и других квантовых систем, перспективных для квантовой обработки информации. Показано, что два запутанных ансамбля NV-центров в алмазе при сопряжении со сверхпроводящим кубитом, позволяют записать N00N состояния с высоким N посредством быстрой и надежной процедуры, предусматривающей лишь несколько шагов. Высокая устойчивость к декогеренции достигается через обратный порядок записи N00N-состояний, в котором сначала создается состояние с высоким N, а потом осуществляется перепутывание.

Рассмотрена схема оптической квантовой памяти, которая основана на использовании эффекта фотонного эха в системе высокодобротных кольцевых резонаторов.

Показано, что когерентное антистоксово рассеяние света представляет собой гибкий спектроскопический протокол для оптического опроса широкополосных квантовой памяти на основе долгоживущих когерентных фононов в твердых телах, и рассмотерны методы оценки и подавления нерезонансного шумового сигнала.

Разработано программное обеспечение для автоматизации процессов измерения зависимостей измеряемой температуры, величины магнитного поля или мощности флуоресценции NV-центров от управляемых параметров: интенсивность ИК излучения, внешнего нагрева, мощности СВЧ-излучения.

Разработаны две лазерные системы для исследования линейных, нестационарных и нелинейно-оптических свойств кристаллических и твердотельных объектов, в том числе NV-центров, включающие возможность независимой генерации фемтосекундных лазерных импульсов в спектральном окне от 750 до 2400 нм, и диагностики их параметров: измерение спектра, длительности, фазы, пространственного профиля пучка.

Экспериментально продемонстрирована возможность разделения физических факторов, приводящих к гашению флуоресценции NV-центров в микроалмазе, что будет применяться на втором и третьем этапах проекта при систематическом изучении эффекта в зависимости от параметров алмазных частиц и внешних условий. Показано что для HTHP алмазной частички диаметром 300 мкм с концентрацией дефектов порядка 1018 см-3 нагрев вносит основной вклад в гашение люминесценции. Была показана возможность подавления нагрева более чем на порядок для более детального изучения влияния других факторов.

Также была проведена закупка оборудования для научных исследований, материалов и комплектующих к ним. Результаты были доложены на конференциях. По результатам проведенной работы были опубликованы 4 статьи в высокорейтинговых журналах, и еще 3 статьи частично опирались на результаты проекта.

При помощи соисполнителей (Международный учебно-научный центр МГУ имени М.В. Ломоносова) были проведены теоретические исследования световодных линий задержки и показано, что расстройка групповых скоростей между импульсами накачки и стокса при вынужденном неупругом рассеянии света имеет тенденцию уменьшать групповую задержку стоксового импульса, вызванную ВКР и/или ВРМБ. В режиме, когда важны явления группового разбегания импульсов и нестационарности нелинейного отклика, в системе отсчета, бегущей с групповой скоростью накачки, могут существовать стационарные режимы распространения стоксова поля. На основе обзора литературы и теоретических оценок была выбрана методика замедления света за счет индуцированного набега фазы при ВКР-усилении. В качестве среды волновода выбраны фторсодержащие полимеры, обладающие мощным и широким комбинационно-активным резонансом.

При помощи соисполнителей (ООО «Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий») было разработано программное обеспечение, позволяющее одновременно управлять сканирующими гальванозеркалами и счётчиками одиночных фотонов для поиска и адресации к одиночным центрам окраски.

Также был проведен текущий ремонта лаборатории, связанный с улучшением системы вентилации и дополнительной защиты от пыли.

За счет внебюджетных средств был начат процесс закупки оборудования, необходимого для реализации исследований на последующих этапах.

За чет дополнительных средств КНИТУ КАИ была рассмотрена схема квантовых коммуникаций на непрерывных переменных с кодированием на боковых частотах. Показано, что схема обладает рядом преимуществ и высоким потенциалом по повышению скорости квантовых коммуникаций  по сравнению с существующими.Показана принципиальная возможность использования спектрального уплотнения в системах квантовых коммуникаций на боковых частотах, что потенциально может в разы увеличить пропускную способность квантового канала.

Проработан подход по увеличению скорости квантовых коммуникаций на боковых частотах за счет увеличения частоты смены фаз модуляции.

Печать Новость