ИСТИНА

Создан технологический комплекс по фемтосекундной лазерной печати светопроводящих волноводных структур в прозрачных диэлектрических образцах, в том числе в примесных кристаллах, допированных редкоземельными ионами. Подобраны оптимальные режимы лазерной печати волноводов в кристалле 7LiYF4:167Er3+ и произведена запись четырех светопроводящих прямых волноводов методом создания депрессированой оболочки с диаметрами 30, 50, 75, 100 мкм и длиной каждого 15,8 мм. Проведены спектроскопические исследования ионов 167Er3+ в симметричных волноводах в кристалле 7LiYF4:167Er3+ при температуре 4К. Показано, что спектры поглощения, полученные для волноводов, имеют частотный сдвиг относительно спектра, полученного в толще кристалла. Далее проведена когерентная спектроскопия ионов 167 Er 3+ в сформированных волноводах, и несмотря на уширение спектральных линий, было наблюдено двухимпульсное фотонное эхо во всех изготовленных волноводных структурах. Измерено время поперечной релаксации оптического перехода в кристаллическом волноводе, величина которого не меньше 305нс (от 425нс для волновода диаметром 100мкм и до 305нс для волновода диаметром 30мкм в поперечном сечении), в то время как в толще кристалла величина Т2 не менее 580нс.

We produced the waveguides with diameters ranging from 30 to 100 µm were produced in the 167Er3+ : 7LiYF4 crystal by using the depressedcladding approach with femtosecond laser. We also performed a stationary and coherent spectroscopy of the 809 nm optical transitions between the hyperfine sublevels of 4 I15/2 and 4 I9/2 multiplets of 167Er3+ ions inside and outside of the waveguides. It was found that the spectra of 167Er3+ were slightly broadened and shifted inside the waveguides compared to the bulk crystal spectra. In most waveguides we managed to observe a two-pulse photon echo on this transition and determined phase relaxation times for each of waveguides. The experimental results show that the created crystal waveguides doped by rare-earth ions can be used in optical quantum memory and integrated quantum schemes.

1. Будут разработаны рекомендации для изготовления кристаллов, активированных редкоземельными ионами. 2. Будет построена теоретическая модель прототипа квантово го вычислителя, объединенного с ячейками квантовой памяти в интегральном исполнении. 3. Будет выполнена пробная лазерная печать волноводных структур в рабочем кристалле, а также в заготовках оптических чипов из боросиликатного стекла. 4. Будет измерен коэффициент потерь при распространении оптического излучения на длинах волн 800 и 1500нм в волноводных структурах. Определен состав модовой структуры излучения на выходе волновода. 5. Будут выполнены спектроскопические исследования волноводных уча стков в примесных кристаллах с редкоземельными ионами.

Коллектив исполнителей имеет существенный задел, необходимый для выполнения задач проекта. В лаборатории Квантовых Оптических Технологий, МГУ имени М.В. Ломоносова. создан экспериментальный комплекс для изготовления интегрально-оптических структур, необходимых для создания элементной базы оптического квантового вычислителя. Участники проекта на высоком уровне владеют современными методами томографии квантового процесса и квантовых состояний света, необходимых для диагностики всех этапов эволюции квантовых состояний и/или логических элементов [Yu I Bogdanov et al.. New J. Phys. 15 035012 (2013)]. Накоплен большой опыт в области создания источников многофотонных и высокоразмерных состояний света на основе эффекта спонтанного параметрического рассеяния. Экспериментально реализовано изготовление волноводных структур методом лазерной фемтосекундной печати в стекле общего назначения с малыми потерями.В лаборатории квантовой памяти и коммуникаций Квантового центра КНИТУ – КАИ им. А.Н.Туполева создан экспериментальный комплекс по наблюдению оптических переходных явлений типа фотонного эха в примесных кристаллах допированных редкоземельными ионами в однофотонном режиме. Разработаны теоретические основы создания квантового компьютера в схеме со встроенной квантовой памятью

Будет проведено теоретическое исследование эффективных схем интегрально -оптической волноводной квантовой памяти на атомных ансамблях в кристаллах. Будет теоретически разработана волноводная архитектура линейного оптиче ского квантового процессора интегрированного с многокубитовой квантовой памятью. В проекте впервые будут изготовлены интегрально-оптические волноводные структуры, изготовленные методом фемтосекундной лазерной печати, в контексте реализации оптического квантового вычислителя, совместимого с твердотельными квантовыми узлами памяти и процессинга. Интегрально-оптические схемы, обладающие трехмерной топологией, открывают путь к реализации принципиально новых оптических элементов, которые послужат узлами оптического квантового процессора. Отдельной частью поисковых исследований предлагается сделать реализацию прототипа гибридной платформы линейного оптического квантового вычислителя, допускающим интеграцию в оптические системы.