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

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 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.