Предложен и экспериментально реализован универсальный метод формирования последовательности коротких импульсов из однофотонных волновых пакетов, который может быть использован для управления фотонами в оптическом диапазоне частот, например, с помощью газа холодных атомов.

Исполнители:
Вагизов Ф.Г. (КФУ), Шахмуратов Р.Н. (КФТИ КазНЦ РАН)
(совместно с ИПФ РАН, Нижний Новгород и Texas A&M University, Texas, USA).

Предложен и экспериментально реализован универсальный метод формирования последовательности коротких импульсов из однофотонных волновых пакетов, который может быть использован для управления фотонами в оптическом диапазоне частот, например, с помощью газа холодных атомов. Предложенный метод открывает новые возможности для формирования фотонных кубитов с помощью поглощающей среды с целью их дальнейшего использования в квантовой информатике.

Эксперимент проводился с гамма-квантами, которые испускаются радиоактивным источником, содержащим ядра ⁵⁷Co.

В работе впервые экспериментально продемонстрирована возможность превращения однофотонного волнового пакета гамма-излучения в последовательность коротких когерентных импульсов (см. рисунок). В эксперименте одиночные гамма-фотоны с энергией 14.4 кэВ испускаются в результате распада ядер ⁵⁷Co в источнике. Однофотонные волновые пакеты имеют форму ступенчатого экспоненциально затухающего импульса, время затухания которого определяется временем жизни (141 нс) возбуждённого 14.4 кэВ состояния ядра ⁵⁷Fe, в которое распадается ⁵⁷Co. В результате пропускания фотона через вибрирующий с частотой 10 МГц поглотитель, который содержит невозбуждённые ядра ⁵⁷Fe с одиночной линией резонансного поглощения, однофотонный волновой пакет преобразуется в серию импульсов

Публикации

1. Vagizov F., Antonov V., Radeonychev Y.V., Shakhmuratov R.N., Kocharovskaya O.: Coherent control of the waveforms of recoilless gamma-ray photons. Nature 508, 80-83 (2014)