Квантов пробив: Руски физици са открили как да създават триъгълни и правоъгълни лазерни импулси

При обикновените светлинни импулси се смята, че силата на електромагнитното поле се променя с времето по синусоида. Други форми на полето се смятаха за невъзможни доскоро, когато руски физици предложиха революционен теоретичен подход. Откритието ще позволи формирането на светлинни импулси с триъгълна или правоъгълна форма, което ще внесе много новости в работата на схемите на квантовите компютри.

Изследователи от Санктпетербургския държавен университет и Института по физика и технологии „ИОФЕ“ на Руската академия на науките са установили, че е възможно да се промени формата на напрегнатостта на електромагнитното поле в оптичния диапазон чрез неравномерно разпределение на плътността в средата, през която преминават импулси със свръхкратка продължителност от няколко фемтосекунди (това е една квадрилионна или една милионна от една милиардна част от секундата). Колкото повече форми и разновидности на оптични импулси могат да бъдат създадени, толкова по-прецизно ще бъде управлението на кюбити, например под формата на атоми и дори електрони.

Авторите на статията моделират теоретично преминаването на два последователни ултракъси оптични импулса през газообразен натрий. Първичните импулси са били с класическа дъгообразна форма, съответстваща на половината от периода на конвенционална електромагнитна вълна. При условията на моделиране импулсите изминават път от 5 µm в средата. Първият от импулсите предаде възбуждане на натриевите атоми, предизвиквайки техните трептения, а вторият ги спря. Този процес предизвикал реакция на електромагнитното поле под формата на два пика и с него вече може да се работи.

Изследователите предложиха да променят плътността на средата по такъв начин, че плътността на натриевите атоми да варира от малка до голяма, последвана от плато, след което плътността отново да намалее. По този начин промяната в плътността наподобявала трапец. След това моделът започнал да произвежда светлинни импулси със строго правоъгълна форма. Като променили прехода на плътността на средата в областите на нарастване и намаляване от линейна към параболична, учените принудили импулсите да приемат триъгълна форма.

„Теоретично показахме, че чрез промяна на разпределението на плътността в средата, през която преминава оптичният импулс, е възможно да се контролира неговата форма. Следващата стъпка е да проверим експериментално нашите открития. В бъдеще планираме да изследваме как оптични импулси с различна форма ще влияят на състоянието на квантовите системи, които са в основата на квантовите компютри“ – заяви ръководителят на проекта, подкрепен с грант от Руската национална фондация, Ростислав Архипов, доктор по физика и математика, водещ изследовател във Физическия факултет на Санктпетербургския държавен университет.