Во многих ранних экспериментах по изучению квантовых свойств фотонов использовался процесс, называемый спонтанным параметрическим понижающим преобразованием (SPDC). В SPDC фотон, падающий на переднюю часть пластины из кристаллического материала с определенными нелинейными оптическими свойствами, распадается на два фотона с более низкой энергией. Эти фотоны, называемые сигналом и бездельником, «запутаны» — тесно связаны таким образом, что классическая физика не может описать.
Свойства фотонов определяются не тогда, когда они покидают заднюю часть плиты, а когда на одном из них производится измерение. В этот момент сразу же определяются свойства другого фотона, даже если они могут быть разделены большим расстоянием.Однако ситуация усложняется, когда короткие лазерные импульсы используются для управления синхронизацией процесса.
Излучение SPDC с обратной стороны пластины состоит из пар фотонов или бифотонов в широком спектре длин волн. Полное понимание силы связи между любыми двумя фотонами в этом сложном профиле излучения важно для оптимизации источника запутанных фотонов и, таким образом, улучшения оптических тестов квантовой механики.Дмитрий Калашников и его сотрудники полностью построили корреляцию фотонов, генерируемых SPDC, путем тщательной настройки свойств нелинейного кристалла бората β-бария и параметров возбуждающего его сверхбыстрого лазера. «Мы зафиксировали частоту сигнального фотона и сканировали частоту холостого фотона, чтобы найти максимальную корреляцию между ними», — поясняет Калашников (см.
Изображение). «Мы обнаружили, что максимум корреляции достигается на двух различных частотах». Эта необычная «двухпиковая» структура возникает только при определенных условиях — когда кристалл достаточно толстый (5 миллиметров), а длина возбуждающего лазерного импульса мала (менее 110 фемтосекунд).«Эффект вреден, поскольку снижает качество запутывания», — говорит Калашников. «Ученые и инженеры должны будут обращать на это внимание при создании своих установок и устройств квантовой оптики в будущем».
Аффилированные с A * STAR исследователи, участвующие в этом исследовании, представляют Институт хранения данных.