Исследователи из Института прикладной физики РАН предсказали возможность генерации квантового сжатого излучения в широком диапазоне длин волн при использовании эффекта Керра в волокнах на основе новых материалов.

Известно, что точность прецизионных оптических измерений, необходимая, например, для регистрации микроскопических перемещений в технике и биологических исследованиях, сверхмалых возмущений пространства-времени в астрономических наблюдениях при детектировании гравитационных волн с помощью оптических интерферометров и др. ограничена квантовым шумом. Квантовый шум излучения принципиально невозможно устранить полностью, но можно изменить его свойства так, чтобы влияние шума на результаты измерения было минимальным – это достигается с помощью генерации так называемого «сжатого излучения».

Проблема в том, что существующие методы позволяют получать сжатый свет в основном в ближнем инфракрасном диапазоне 0,8–1,5 мкм, тогда как для многих приложений важен диапазон больших длин волн – 2 мкм и более. Сотрудники лаборатории квантовой и нелинейной оптики сильно локализованных полей ИПФ РАН предложили использовать для этих целей световоды на основе новых материалов – теллуритных и халькогенидных стекол, в которых сжатый свет в широком диапазоне может быть получен с помощью эффекта Керра. Данные материалы обладают широкой областью прозрачности – более 5–6 мкм и на порядки большей керровской нелинейностью по сравнению с использовавшимися до настоящего времени кварцевыми волокнами.

«Наши теоретические исследования и численное моделирование квантовой динамики излучения предсказали, что квантовое сжатие на уровне -10 дБ может быть достигнуто в теллуритных и халькогенидных волокнах, изготавливаемых нашим коллегам из Института химии высокочистых веществ РАН», – говорит заведующий лабораторией А. В. Андрианов.

Рассчитанные параметры сжатого света потенциально позволят использовать его для задач прецизионных измерений, квантовых коммуникаций и квантовых вычислений. Сейчас сотрудники лаборатории работают над экспериментальной демонстрацией квантового сжатия в волокнах на основе новых материалов.

Результаты теоретического исследования опубликованы в журнале Mathematics. Исследования проводятся в лаборатории квантовой и нелинейной оптики сильно локализованных полей, созданной при поддержке Минобрнауки России в рамках мегагранта №075-15-2021-633.

Источник: пресс-служба ИПФ РАН.