Лаборатория фотоники и квантовых технологий

Научные результаты:

• Продемонстрированы физические принципы оптоволоконной квантовой сенсорики на основе микрокристаллов алмаза с центрами окраски.

• Разработаны новые полностью оптические методы диагностики сверхбыстрых фундаментальных квантовых явлений.

• Реализованы новые схемы генерации широкополосных квантовых состояний света на основе четырехволновых взаимодействий в оптических волокнах.

• Продемонстрированы методы оптоволоконной квантовой биотермометрии.

• Разработаны новые методы квантоваой микроспектроскопии и спектрохронографии, а также методы оптической диагностики квантовых материалов на основе алмазов с центрами окраски.

Внедрение результатов исследования:

Разрабатываемые в проекте квантовые сенсоры на базе дефектов типа азот-вакансия в алмазе (NV-центры) нашли практическое применение в решении задачи локального высокоточного измерения температуры в биологических объектах. Принцип действия основан на регистрации спектра спинового резонанса NV-центра при помощи сложной волноводной структуры, обеспечивающей одновременную доставку оптического и СВЧ-излучения.

• Подана заявка на патент № 2018147357 «Интегральный оптоволоконный квантовый сенсор с каналом доставки СВЧ-излучения для термо- и магнитометрии».

• Подана заявка на патент № 2019117383 «Устройство для передачи квантовых состояний с компенсацией поляризационных искажений квантового канала».

• Подана заявка на патент № 2019129692 «Многорезонаторная квантовая память».

• Подана заявка на патент № 2020143728 «Способ подавления квантовых шумов в оптической квантовой памяти на основе протокола восстановления подавленного фотонного эха в резонаторе».

Образование и переподготовка кадров:

Ведется организация магистерской программы по теме «Квантовые технологии» совместно с университетом г. Кайзерлаутерн (Германия), в том числе по материалам проводимых исследований.

Разработан и внедрен в КНИТУ-КАИ курс «Квантовая оптика» (Индекс по учебному плану ФГОС ВО: Б1.В.ДВ.4.2. Направление подготовки 12.04.03 Фотника и оптоинформатика. Магистрская программа; Физика и техника квантовых систем)

Защиты: 2 выпускные квалификационные работы магистра.

Подготовлены 3 кандидата наук.

Организовано прохождение курса повышения квалификации по теме «Неклассические световые поля; методы генерации и квантовые свойства» для 14 членов научного коллектива.

Проведена стажировка под руководством ведущего ученого в Москве, ООО «МЦКТ» с 09.10.2020 по 09.12.2020 двух аспирантов лаборатории.

Организованы международные конференции Workshop and School for Young Scientists on Advanced Photonics and Quantum Optics (2–5 августа 2017 г.), XV Международная научная конференция «Оптические технологии в телекоммуникациях» (21–23 ноября 2017 г.), 26-я Международная конференция по лазерной физике LPHYS’17 (16–20 июня 2017 г.), IV Российско-Германско-Французский симпозиум по лазерной физике (23–27 апреля 2018 г.), «Фотоника и квантовые технологии» (16-18 декабря 2018 года), «Фотоника и квантовые технологии» (15-17 декабря 2019 года) и «Фотоника и квантовые технологии» (в формате «онлайн» 17-18 декабря 2020 года).

Организованы поездки по обмену опытом в лаборатории МГУ имени М. В. Ломоносова для молодых сотрудников КНИТУ-КАИ.

Организован курс лекций «Неклассические световые поля: методы генерации и квантовые свойства» (с 9 по 13 апреля 2017 г.).

В исследованиях участвуют 3 студента и 3 аспиранта КНИТУ–КАИ.

Организационные и инфраструктурные преобразования:

В настоящее время созданная квантово-оптическая лаборатория оснащена самым современным оптическим оборудованием, которое вместе будет служить уникальной инфраструктурой для проведения фундаментальных и поисковых научны исследований в области разработки волноводных нелинейно-оптических методов получения квантовых состояний света для приложений квантовой оптики. Эта инфраструктура является краеугольной для всего Квантового центра в Казанском национальном исследовательском техническом университете им. А.Н. Туполева-КАИ так как будет использоваться другими лабораториями центра для выведения на новый уровень своих собственных исследований, ориентированных на разработку новых квантовых технологий, включая оптические квантовые коммуникации, устройства квантовой памяти и источники света, способные переносить квантовую информацию.

• Международный учебно-научный центр МГУ имени М. В. Ломоносова (Россия): совместные исследования (проведены теоретические и экспериментальные исследования световодных линий задержки на основе фторсодержащих полимеров).

• Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий (Россия): совместные исследования (проводятся исследования одиночных центров окраски в алмазной матрице).