Группа экспериментальной и теоретической
квантовой оптики

О НАС

В коллектив нашей научной группы входят опытные ученые с мировым именем и молодые талантливые экспериментаторы и теоретики. Интересы группы охватывают широкий круг фундаментальных, прикладных и инженерных проблем в области малофотонной квантовой оптики.

НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Мы предложили альтернативный подход к конструированию систем лазерной связи на основе однофотонных детекторов большой площади, назвав его «лазерная связь с квантовым приемом информации», ЛСКП. Есть все основания ожидать, что принципы, заложенные в конструкцию АОЛС с квантовым приемом информации (ЛСКП), позволят совершить так необходимый прорыв в пропускной способности оптических каналов связи.
Также парадигма ЛСКП позволяет упростить систему наведения и удержания канала связи, что дает основание надеяться создать систему наведения на новых принципах, которая не только снизит мощность передатчика, но и позволит снизить влияние засветок к минимуму.

В современном мире цифровых технологий формирование изображений различных объектов используется повсеместно. Для этого созданы различные высококачественные камеры. Однако, существует ряд задач, в которых прямое оптическое наблюдение объекта затруднено. Одним из путей решения этой проблемы является использование фантомных изображений. В наших недавних работах мы предложили новый вид поляриметрии, основанной на принципе фантомных изображений. Как правило, биологические ткани чувствительны к поляризации падающего излучения, поэтому предложенная методика может найти свое применения в микробиологии. ​

В лаборатории ведутся разработки передовых квантового-оптических приборов и устройств на мировом уровне. В числе наших достижений такие приборы, как детекторы одиночных фотонов на основе кремниевых лавинных фотодиодов, работающих в гейгеровском режиме, а так же время-цифровой преобразователь TDC-6.

Cчет фотонов -- одна из основных техник детектирования света в современной квантовой оптике. Для малофотонного излучения на первый план выходит дискретная, квантовая, природа света, поэтому детекторы должны регистрировать отдельные фотоны с высокой вероятностью. Мы исследуем широкий круг задач, связанных с регистрацией малофотонного излучения и восстановления информации о его квантовом состоянии. Исследования включают в себя решение экспериментальных, теоретических и вычислительных задач, причем зачастую в комплексе. На основе проведенных изысканий мы разработали концепцию малофотонной оптической связи в атмосфере и безвоздушном пространстве на основе однофотонных детекторов большой площади.

Профессор Анатолий Степанович Чиркин ведет теоретические исследования области многомодовой квантовой оптике. Здесь решаются задачи в области многомодовых фантомных изображений, многомодовой перепутанности света в планарных волноводах. Также затрагиваются фундаментальные основы квантовой физики, как, например, в статьях, посвященных парадоксу Бернштейна.

Нами предложены методы для метрологической сертификации квантовых состояний источников перепутанных по поляризации фотонных пар. Такие источники используются в квантовой криптографии для создания абсолютно секретного канала связи, а так же являются составной частью оптических квантовых компьютеров.

Спонтанное параметрическое рассеяние света (СПР) -- это процесс распада фотона накачки на два новых фотона, условно называемых сигнальным (фотон с большей частотой) и холостым (с меньшей частотой). Явление СПР широко используется для получения перепутанных фотонных пар с различными характеристиками -- перепутанных по частоте, импульсу, поляризации, орбитальному моменту и т.д., позволяя изучать одно из самых загадочных и фундаментальных квантового-механических явлений -- явление квантовой запутанности (перепутанности).

СОТРУДНИКИ

Руководители
  • Магницкий Сергей Александрович, доцент, к.ф.-м.н.
  • Чиркин Анатолий Степанович, профессор, д.ф.-м.н — руководитель группы теоретических исследований 
Сотрудники
  • Фроловцев Дмитрий Николаевич
  • Гостев Павел Павлович
  • Мамонов Евгений Александрович
Аспиранты
  • Агапов Дмитрий
Студенты
  • Беловолов Иван
  • Манько София

КОНТАКТЫ

Корпус нелинейной оптики к. 311, 315, 503 Почта лаборатории: letqo.msu@gmail.com

ВИДЕО

ТЕМЫ КУРСОВЫХ РАБОТ

Фантомные изображения и управление светом

1. Компьютерное моделирование поляризационных фантомных изображений
2. Управление светом с помощью пространственных модуляторов света.
3. Создание источников света для поляризационных фантомных изображений с помощью пространственных модуляторов света.

Квантовое программирование в IBM Quantum Experience

1. Моделирование нелинейных систем. Спонтанное параметрическое рассеяние 1-го типа на кристалле BBO.
2. Квантовая поляризационная томография.
3. Квантовые поляризационные фантомные изображения.
4. Гибридное квантовое программирование. Решение задач оптимизации, квантовое машинное обучение.

Квантовая оптика. Счет фотонов

1. Чем отличается классическое от неклассического излучения? Магия сжатого света.
2. Запутанные фотоны. Квантовая интерференция как способ «запутать» фотоны
3. Современная экспериментальная техника. Принципы работы однофотонных детекторов и измерение статистики фотоотсчетов.
4. Статистика фотонов и фотоотсчетов. Прямая и обратная задачи.
5. Разработка учебной лабораторной работы «Телепортация квантовых состояний света».

ПРОЕКТЫ

СТАТЬИ

ПРЕПОДАВАНИЕ

Программирование квантовых вычислительных систем, современные средства разработки программного обеспечения для специализированных квантовых вычислителей
Для студентов 2-го курса магистратуры центра квантовых технологий
Лекторы: С.А. Магницкий, Д.Н. Фроловцев, П.П. Гостев
Избранные проблемы квантовой оптики
Для студентов 1-го курса магистратуры физфака
Лектор: Чиркин Анатолий Степанович
Избранные проблемы квантовой оптики
Для студентов 1-го курса магистратуры физфака
Лектор: Чиркин Анатолий Степанович
Математические модели флуктуационных явлений
Для студентов 4-го курса бакалавриата физфака
Лектор: Чиркин Анатолий Степанович
Квантовая нелинейная оптика
Для студентов 1-го курса магистратуры физфака
Лектор: Чиркин Анатолий Степанович
Введение в современную оптику
Для студентов 4-го курса бакалавриата физфака
Лектор: Магницкий С.А.
Оптика сверхкоротких импульсов
Для студентов 1-го курса магистратуры физического факультета
Лекторы: Андреев А.В., Магницкий С.А.