Квантовая оптика является основой экспериментальных исследований в области квантовой информации. Лаборатория занимается разработкой методов приготовления, преобразования и измерения квантовых состояний света. В частности, изучаются методы управления поляризационными, частотными, пространственными и квадратурными состояниями света, а также разрабатываются методы реконструкции этих состояний с использованием оптимальной параметризации, адаптивных протоколов и методов машинного обучения.
Наша группа использует пространственные степени свободы одиночных фотонов и перепутанных пар фотонов для кодирования состояний логических кудитов – высокоразмерных единиц квантовой информации. Мы создаем новые яркие источники пространственно-перепутанных пар фотонов с помощью пространственной модуляции пучка накачки. Текущие проекты нашей группы включают в себя создание максимально перепутанных состояний двух кудитов методами адаптивной оптики, и исследование новых методов измерения и томографии пространственных состояний фотонов.
НазадГруппа занимается управлением частотным спектром двух-фотонных состояний света. Текущей задачей является приготовление широкополосных (с шириной спектра 100 – 200 ТГц) пар фотонов, частоты которых строго антикоррелированы. Такие фотоны обладают сильными временными корреляциями, что увеличивает эффективность их нелинейных взаимодействий. Они могут быть использованы как для увеличения скорости передачи квантовой информации, так и для различных метрологических приложений, на пример, для увеличения разрешения квантовой оптической когерентной томографии.
НазадГруппа занимается приготовлением, преобразованием и измерением квантовых состояний света с произвольным числом фотонов. Такие состояния можно описывать как суперпозицию фоковских состояний света, или как волновую функцию от косинусной и синусной составляющей поля - квадратуры, которые измеряются методами гомодинного детектирования. Совместно с коллегами из ФТИАН им. К. А. Валиева РАН группа разрабатывает методы реконструкции различных квадратурных состояний на основе гомодинных измерений, в основе которых лежит оптимальная параметризация состояний, которая позволяет с одной стороны учесть неидеальности эксперимента, а с другой – ограничить эффективную размерность состояния. Экспериментально эти методы апробируются на примере когерентных состояний, тепловых состояний и их модификаций. В частности, исследуются тепловые состояния с отщеплением заданного числа фотонов.
НазадГруппа занимается теоретическими и экспериментальными исследованиями в области квантовой томографии состояний и процессов. Новизна нашего подхода заключается в использовании современных методов Байесовской статистики и машинного обучения для разработки протоколов квантовой томографии с повышенной точностью и быстродействием. Основной задачей для нас является борьба с «проклятием размерности» - мы стараемся обойти его путем разработки методов квантовой томографии с неполной информацией и протоколов, использующих априорную информацию, которые могут позволить обойтись без ресурсоемкой полной томографии. Наши результаты апробируются в разных экспериментах, начиная от поляризационных состояний одного и двух фотонов, и заканчивая томографией пространственных кудитов и произвольных линейно-оптических квантовых процессов..
Назад