Спонтанне параметричне розсіяння

Спонтанне параметричне розсіяння (СПР) – це нелінійний оптичний процес, який виникає, коли фотон з високою енергією (фотон накачування) розсіюється на нелінійному кристалі, перетворюючись на пару фотонів з меншою енергією (сигнальний фотон та холостий фотон). Цей процес відбувається спонтанно, тобто без зовнішнього стимулювання, і описаний законами збереження енергії та збереження імпульсу.

Механізм СПР

Механізм СПР ґрунтується на нелінійному взаємодії фотонів з матеріалом кристала. Коли фотон накачування проходить через кристал, його висока енергія порушує атоми кристалічної решітки, змушуючи їх переходити на збуджений стан. Збуджений атом випромінює два фотони з меншою енергією – сигнальний фотон та холостий фотон. Це випромінювання відбувається спонтанно, без зовнішнього випромінювання.

Характеристики СПР

1. Фазова синхронізація

Для того, щоб СПР відбулося, хвильові вектори фотона накачування, сигнального та холостого фотонів повинні бути синхронізовані. Це гарантує, що процеси генерації та анігіляції фотонів відбуваються узгоджено.

2. Поляризація фотонів

Поляризації сигнального та холостого фотонів зчеплені, а саме або ортогональні (Тип I СПР), або паралельні (Тип II СПР).

3. Спектральні властивості

Довжини хвиль сигнального та холостого фотонів залежать від довжини хвилі фотона накачування й характеристик кристала.

Застосування СПР

СПР є важливим інструментом у квантовій оптиці, що використовується для різних застосувань, таких як:

1. Генерація заплутаних фотонів

СПР дозволяє генерувати заплутані пари фотонів, у яких властивості (такі як поляризація або імпульс) пов'язані на квантовому рівні.

2. Створення квантової пам'яті

Поєднання СПР та атомних ансамблів дозволяє створювати квантову пам'ять для зберігання та вилучення квантової інформації.

3. Квантовий комп'ютинг

СПР використовується в розробці квантових обчислень для генерації заплутаних фотонів для квантових логічних операцій.

Переваги СПР

• Генерація узгоджених фотонів
• Гнучке регулювання довжин хвиль фотонів
• Швидкий і ефективний процес

Спонтанне параметричне розсіяння – це потужний оптичний процес, що дозволяє перетворювати високоенергетичні фотони на пари фотонів з меншою енергією. Його характеристики та застосування роблять його цінним інструментом у квантовій оптиці, дослідженнях та розробках квантових комп'ютерів.

Часті запитання

1. Який механізм СПР?
2. Які характеристики СПР?
3. Які застосування СПР?
4. Які переваги СПР?
5. Як можна контролювати параметри СПР?

Залишити коментар

Опубліковано Максим на 25 04 2024. Поданий під Вікі. Ви можете слідкувати за будь-якими відповідями через RSS 2.0. Ви можете подивитись до кінця і залишити відповідь.