Научная школа «Когерентная и квантовая оптика»

Лидеры-основатели Школы:

Самарцев Виталий Владимирович, доктор физико-математических наук, профессор по специальности «оптика», заслуженный деятель науки РТ и РФ, лауреат государственной премии РТ.

Штырков Евгений Иванович, доктор физико-математических наук, профессор по специальности «оптика», заслуженный деятель науки РТ и РФ, дважды лауреат Государственной премии СССР в области науки.

А.А.Калачев рассказывает о принципе работы атмосферной оптической линии связи

Подготовлено 9 докторов физико-математических наук, в том числе проф. РАН А.А. Калачев,  который в настоящее время является лидером научной школы. По его инициативе создан Центр квантовых оптических и спиновых технологий, состоящий из лаборатории Квантовой оптики на алмазах  (при поддержке Мега-гранта № 14.W03.31.0028 «Квантовые оптические датчики на алмазах») и молодежной лаборатории квантовой оптики и информационных технологий.

Ученик А.А. Калачева, к.ф.-м.н. И. Латыпов, возглавляет молодежную лабораторию квантовой оптики и информационных технологий

Подготовлено:  24 кандидата физико-математических наук.

К.ф.-м.н. В.С. Лобков, один из учеников Е.И. Штыркова, сам уже воспитал целую плеяду молодых специалистов в области фемтосекундной спектроскопии.

А.Шмелев - один из молодых представителей Школы, ученик В.С.Лобкова,   награждён дипломом 1-ой степени и казанской премией им. Е. К. Завойского в области физики 2015 года для молодых учёных и специалистов

Основные направления исследований.

• Когерентная оптическая спектроскопия, включая фемтосекундную эхо-спектроскопию, перспективных примесных материалов для оптических процессоров;

• Бифотонная оптическая спектроскопия примесных кристаллов;

• Разработка физических принципов квантовой оптической памяти;

• Разработка систем атмосферной квантовой оптической связи

• Квантовая криптография и телепортация.

• Эхо-голография, в том числе двухквантовая

  Основные достижения:

• Развиты физические основы резонансной динамической голографии

• Развиты физические принципы оптической эхо-голографии

• Созданы две установки генерации однофотонных состояний 
  
  

• Предложена оптимальная схема генерации чистых однофотонных состояний в системе связанных кольцевых микрорезонаторов
  
   
  Рис.1. Схема интегрального однофотонного источника (слева) и двухфотонные спектральные амплитуды (справа), соответствующие ненулевой (а) и нулевой (б) частотной корреляции между фотонами (w_s (w_i) - частота сигнального (холостого) фотона, k - спектральная ширина линии резонатора). Последнее достигается при оптимальном соотношении параметров однофотонного источника.
  
  
• Предложена высокоэффективная схема генерации однофотонных частотных кубитов в фотонных молекулах 
  

• Развиты методы управления слабым излучением с целью записи информации во временной форме волновых пакетов электромагнитного излучения, в том числе однофотонного. Возможности метода успешно продемонстрированы в экспериментах с одиночными гамма квантами. Предложен и экспериментально реализован новый метод спектроскопии сверхвысокого разрешения с использованием низкочастотных гребенок.
  
  
• Развит новый метод исследования оптоакустических явлений и способ измерения амплитуды колебаний сверхмалых смещений тонких пленок.
  
  
• Предложен и реализован новый метод спектроскопии для измерения зеемановских и псевдо-штарковских расщеплений частот оптических переходов. 
  
  
• Предложен и экспериментально реализован метод многоимпульсного лазерного контроля фемтосекундной молекулярной динамики, позволивший реализовать селективную спектроскопию когерентных вращательных и колебательных движений молекул в жидкости и получить информацию о межмолекулярной организации жидкости в фемтосекундном диапазоне
  
  
  В рамках выполнения мегагранта содан конфокальный микроскоп с субмикронным разрешением.

Цели и задачи на ближайшее будующее

- Создание и внедрение в информационные технологии твердотельных устройств на основе примесных кристаллов для обработки и хранения квантовой информации. Разработка новых схем оптической и микроволновой квантовой памяти. Разработка методов частотного преобразования однофотонных состояний в примесных кристаллах.

- Разработка источников однофотонных и многофотонных фоковских состояний света на основе нелинейных оптических эффектов с мультиплексированием. Разработка источников многомерных однофотонных состояний (кудитов) для систем квантовой связи.

- Реализация квантовых логических операций с использованием электронных спинов парамагнитных центров в твердых телах в качестве кубитов.

- Разработка основ фемтосекндной лазерной спектроскопии, включая полупроводниковые структуры с квантовыми точками

Награды:

Государственная премия СССР в области науки и техники за цикл работ «Разработка физических основ резонансно-динамической голографии», Штырков Е.И. вместе с коллективом известных советских ученых во главе с чл.-корр. АН СССР Ю.Н. Денисюком (1982)

2009 Государственная премия Республики Татарстан в области науки и техники за цикл работ «Когерентные и коллективные явления в нелинейной и квантовой оптике», Самарцев В.В.

2009 Медаль «Академика Ю. Н. Денисюка» от Оптического общества им. Д. С. Рождественского за выдающиеся достижения в области физической оптики, голографии и её приложений, Штырков Е.И.

2015 Казанская молодежная премия им. Е.К. Завойского, Шмелев А.Г.

2020 Медаль "За доблестный труд"  В. В. Самарцев

Публикации

            Статей в реферируемых российских и зарубежных журналах – более 200;
            Более 20 патентов
            Книги – 21, из них за рубежом – 4.           

Участники Школы регулярно проводят всероссийские и международные конференции:

• Международный симпозиум по фотонному эхо и когерентной спектроскопии (ФЭКС) 
• Международные Чтения по квантовой оптике
• Международная молодежная научная школа «Когерентная оптика и оптическая спектроскопия» - (ежегодно с 1997 г.).
• Участники Школы приняли активное участие в организации Международной конференции ICONO/LAT 2010
• Междуродная конференция по лазерной физике 2017

Открытие международной конференции ICONO/LAT 2010