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».

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.

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.

Сотрудничество:

• 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).