Источники сверхбольшой квантовой запутанности для квантовых технологий на основе взаимодействия фотонов с веществом

В последнее десятилетие во всём мире наблюдается повышенное внимание к квантовым технологиям, в том числе перспективным оптическим методам квантовых вычислений и квантовых коммуникациях. Это в первую очередь связано с квантовой криптографией и квантовым компьютером. В области квантовой криптографии уже сейчас существуют технические устройства позволяющие шифровать информацию используя не классические подходы, которые практически не возможно взломать. В области создания квантового компьютера работа в основном идёт в лабораториях и пока нет технических устроиств готовых выполнять задачи, аналогичным классическим компьютерам. Существуют фундаментальные проблемы в области квантовых вычислений и квантовых коммуникациях, которые в настоящее время пытаются решить многие исследователи во всём мире. Одной из главных проблем квантовых вычислений и квантовых коммуникациях это передача квантово-запутанных частиц на большие расстояния и квантовая декогеренция. Эти проблемы являются центральными, поскольку слабые источники генерации квантово-запутанных частиц и квантовая декогеренция препятствуют этому процессу. Эти проблемы пытаются решить несколькими способами: 1) создание мощных источников квантово-запутанных частиц 2) используют различные методы уменьшения квантовой декогеренции - использование крайне низких температур и высокого вакуума, а с другой стороны введение в квантовые вычисления кодов, устойчивых к ошибкам, связанным с декогеренцией. В качестве квантово-запутанных частиц, обычно используют фотоны, поскольку метод получения таких фотонов наиболее простой и развит с технической точки зрения. Основным методом получения квантовых запутанных состояний фотонов - спонтанное параметрическое рассеяние света (СПРС). В этом процессе при облучении нелинейного двулучепреломляющего кристалла полем накачки с некоторой малой вероятностью фотоны накачки распадаются на 2 квантово-запутанных фотона меньших частот. Следует сказать, что источники запутанных фотонов обладают очень низким показателем генерации таких фотонов. В первую очередь это связано с очень малой вероятностью образования запутанных состояний фотонов. В связи с этим появление новых идей и методов с высокой степенью генерации запутанных состояний является крайне актуальной задачей. Создание таких источников приведёт к развитию многих производственных квантовых технологий, а также созданию систем обработки больших объемов данных, квантовых вычислений и квантовых коммуникациях. Представленный проект направлен на решение проблем создания мощных источников квантово запутанных фотонов и изучение свойств таких источников.