Сотрудники физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова сформулировали новую теоретическую модель и разработали действующую установку, позволяющую создавать компактные оптические элементы для чипов квантового компьютера

Сотрудники физического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова сформулировали новую теоретическую модель и разработали действующую установку, позволяющую создавать компактные оптические элементы для чипов квантового компьютера. Результаты работы были опубликованы в журнале Optics Letters.

Одной из важных характеристик светового пучка является поляризация, то есть направление плоскости распространения световой волны. Сведения о поляризации световой волны могут быть использованы в качестве дополнительной информации о состоянии света наряду с другими физическими характеристиками. Возможность управлять поляризационным состоянием значительно расширяет возможности оптических устройств. В частности, оптические элементы, позволяющие контролировать поляризацию света, могут использоваться в чипах квантовых компьютеров. С их помощью увеличивается число способов, которыми можно изменить состояние света. Другими словами, размерность полного преобразования.

«Основная цель работы – развитие методов управления поляризационным состоянием света на чипе. Использование поляризационных преобразований квантовых состояний света вкупе с пространственными преобразованиями позволяет эффективно увеличить размерность полного преобразования без существенного увеличения числа оптических элементов», – рассказал один из авторов исследования Иван Дьяконов, научный сотрудник кафедры квантовой электроники физического факультета МГУ.

Для создания устройства ученые использовали лазер, генерирующий сверхкороткие импульсы. Этот метод называется фемтосекундной печатью (ФСП) и является наиболее быстрым и дешевым способом создания подобных устройств. В частности, с помощью ФСП создают волноводы – специальные каналы, по которым распространяется свет. Однако в волноводах, созданных при помощи такой техники, физические свойства распределены однородно по всем направлениям (такое свойство называется низкой анизотропией). Этот недостаток не позволяет создавать устройства компактных размеров. Ученым физического факультета удалось преодолеть эту сложность.

«В ходе работы был разработан метод локального увеличения анизотропии, дающий возможность изготавливать поляризационные устройства, занимающие значительно меньше места на чипе, нежели продемонстрированные ранее в других группах», – пояснил ученый.

Исследователи описали теоретическую модель компактного поляризационного устройства, а также создали действующую экспериментальную установку, позволяющую реализовывать этот метод. Все этапы работы — от теоретического описания до обработки результатов эксперимента — были осуществлены сотрудниками физического факультета.