Влияние стыков двулучепреломляющего волокна на дрейф видности в интерферометре Маха–Цендера

Г. М. Крылов, О. В. Фатьянов, А. В. Дуплинский

  • КуРэйт, г. Москва
  • Российский квантовый центр, Москва, Сколково
  • Центр квантовых коммуникаций НТИ, Национальный исследовательский технологический университет МИСиС, г. Москва
  • Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”, г. Москва
  • Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Московская облаcть, г. Долгопрудный
Аннотация: Показано, что неидеальность стыков линейных двулучепреломляющих волокон в волоконном интерферометре может приводить к неконтролируемому дрейфу видности при изменении внешних условий даже при наличии стандартного устройства подстройки фазы. В качестве примера рассмотрен двойной интерферометр Маха–Цендера, применяющийся в схемах квантового распределения ключей. Результаты численного моделирования демонстрируют стандартное отклонение уровня ошибок в ключе, сравнимое со средней величиной ошибки.
Ключевые слова: квантовое распределение ключей, видность, коэффициент экстинкции, интерферометр
Поступила в редакцию: 21.11.2019
Исправленный вариант: 31.01.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:5, 447–453
Образец цитирования: Г. М. Крылов, О. В. Фатьянов, А. В. Дуплинский, “Влияние стыков двулучепреломляющего волокна на дрейф видности в интерферометре Маха–Цендера”, Квантовая электроника, 50:5 (2020), 447–453 [Quantum Electron., 50:5 (2020), 447–453]

Пропускные способности квантовых каналов

А. С. Холево

  • Математический институт им. В.А. Стеклова РАН, г. Москва
Аннотация: Дан краткий обобщенный обзор теории пропускных способностей квантовых каналов связи, являющейся развитием классической шенноновской теории. В отличие от классического канала связи, квантовый канал характеризуется целым набором различных пропускных способностей, зависящих от вида передаваемой информации (классической или квантовой), а также от дополнительных ресурсов, используемых при передаче. Рассмотрены основные характеристики квантового канала: классическая пропускная способность, классическая пропускная способность с использованием сцепленности (между входом и выходом канала), квантовая пропускная способность, секретная классическая пропускная способность. Подчеркнута уникальная роль квантового свойства сцепленности, которое находит проявление, в частности, в неклассическом феномене супераддитивности пропускных способностей.
Ключевые слова: квантовая теория информации, квантовый канал связи, теорема кодирования, пропускная способность, сцепленность, супераддитивность.
Поступила в редакцию: 11.02.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:5, 440–446
Образец цитирования: А. С. Холево, “Пропускные способности квантовых каналов”, Квантовая электроника, 50:5 (2020), 440–446 [Quantum Electron., 50:5 (2020), 440–446]

Об операционном смысле и практических аспектах использования параметра стойкости в квантовом распределении ключей

А. С. Трушечкин

  • Математический институт им. В.А. Стеклова РАН, г. Москва
  • Российский квантовый центр, Москва, Сколково
  • Национальный исследовательский технологический университет “МИСиС”, г. Москва
Аннотация: Обсуждается операционный смысл общепринятого в квантовом распределении ключей параметра стойкости, основанного на следовом расстоянии. Рассматриваются случаи использования ключа в режиме одноразового блокнота и в вычислительно стойких симметричных шифрах. Также разъясняются некоторые практические моменты использования параметра стойкости, которым обычно уделяется недостаточно внимания в теоретических работах и которые поэтому могут вызывать затруднения у экспериментаторов и инженеров. Показано, что одноразовый блокнот требует не только более высокой скорости генерации ключа, чем вычислительно стойкие шифры, но и существенно более сильного условия на параметр стойкости ключа.
Ключевые слова: квантовая криптография, квантовые распределения ключей, параметр стойкости, следовое расстояние.
Поступила в редакцию: 17.02.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:5, 426–439
Образец цитирования: А. С. Трушечкин, “Об операционном смысле и практических аспектах использования параметра стойкости в квантовом распределении ключей”, Квантовая электроника, 50:5 (2020), 426–439 [Quantum Electron., 50:5 (2020), 426–439]

Развитие квантовых коммуникаций

Ю. В. Курочкин

  • Международный центр квантовой оптики и квантовых технологий, Москва, Сколково
Аннотация: Актуальность исследования, разработки и внедрения квантовых технологий не снижается уже много десятилетий. Первый этап развития и внедрения в практику квантовых технологий позволил создать лазеры, высокоскоростную оптическую связь, интернет, нанофотонику и многие другие применения, кардинально изменившие окружающий мир. В последние десятилетия мы наблюдаем стремительное развитие нового этапа квантовых технологий, отличающегося движением к познанию и применению квантовых свойств одиночных атомов и фотонов. Общепринято деление квантовых технологий на три больших направления: квантовые вычисления, квантовые коммуникации и квантовые сенсоры. Работы по этим направлениям регулярно публикуются в журнале “Квантовая электроника”.
Поступила в редакцию: 10.04.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:5, 425
Образец цитирования: Ю. В. Курочкин, “Развитие квантовых коммуникаций”, Квантовая электроника, 50:5 (2020), 425 [Quantum Electron., 50:5 (2020), 425]

Спектральные особенности коллоидных растворов удлиненных наночастиц золота, полученных при лазерной абляции в водных растворах

М. И. Жильникова, Г. А. Шафеев, Е. В. Бармина, Ю. Л. Калачев, О. В. Уваров

  • Институт общей физики им. А.М. Прохорова РАН, г. Москва
  • Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), Московская облаcть, г. Долгопрудный
  • Национальный исследовательский ядерный университет “МИФИ”, г. Москва
Аннотация: Экспериментально исследованы спектры экстинкции коллоидных растворов наночастиц золота, полученных при лазерной абляции в воде и в водных растворах солей с использованием двух лазеров ближнего ИК диапазона с длительностями импульсов 200 нс и 1 пс. Спектр экстинкции частиц, образованных при абляции в водных растворах, характеризуется повышенной оптической плотностью в красной и ИК областях спектра. Это обусловлено образованием удлиненных наночастиц золота, что подтверждается изображениями, полученными с помощью просвечивающего электронного микроскопа. Изображения поверхности золотой мишени после многоимпульсной лазерной абляции содержат микронные и субмикронные структуры.
Ключевые слова: лазерная абляция, жидкость, наночастицы золота
Поступила в редакцию: 06.12.2019
Исправленный вариант: 12.02.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:6, 608–612
Образец цитирования: М. И. Жильникова, Г. А. Шафеев, Е. В. Бармина, Ю. Л. Калачев, О. В. Уваров, “Спектральные особенности коллоидных растворов удлиненных наночастиц золота, полученных при лазерной абляции в водных растворах”, Квантовая электроника, 50:6 (2020), 608–612 [Quantum Electron., 50:6 (2020), 608–612]

Спектры излучения бериллиевой плазмы в диапазонах МРИ и ЭУФ, создаваемой излучением лазера на неодимовом стекле с большими частотным и угловым спектрами

А. Т. Саакян, С. Н. Андреев, А. А. Кологривов, Т. Т. Кондратенко, В. Н. Пузырёв, А. Н. Стародуб, И. Ю. Толстихина, А. А. Фроня, О. Ф. Якушев

  • Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, г. Москва
Аннотация: Приведены результаты экспериментального исследования спектров мягкого рентгеновского излучения (МРИ) и экстремального ультрафиолетового излучения лазерной плазмы, создаваемой при воздействии на плоскую твердотельную бериллиевую мишень излучения с широкими частотным и угловым спектрами. Зарегистрированы линии МРИ вплоть до излучения иона Be IV (1s – 9p), а также континуум плазмы при плотности потока лазерного излучения в пятне фокусировки 5.3 × 1013 Вт/см2. Для моделирования спектров МРИ бериллиевой плазмы проведены расчёты в программе INDAHAUS с применением кода FLYCHK в рамках модели локального термодинамического равновесия, которые хорошо согласуются с экспериментально полученными результатами.
Ключевые слова: лазерная плазма, бериллий, мягкое рентгеновское излучение, экстремальное ультрафиолетовое излучение, локальное термодинамическое равновесие.
Поступила в редакцию: 09.12.2019
Исправленный вариант: 30.01.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:6, 603–607
Образец цитирования: А. Т. Саакян, С. Н. Андреев, А. А. Кологривов, Т. Т. Кондратенко, В. Н. Пузырёв, А. Н. Стародуб, И. Ю. Толстихина, А. А. Фроня, О. Ф. Якушев, “Спектры излучения бериллиевой плазмы в диапазонах МРИ и ЭУФ, создаваемой излучением лазера на неодимовом стекле с большими частотным и угловым спектрами”, Квантовая электроника, 50:6 (2020), 603–607 [Quantum Electron., 50:6 (2020), 603–607]

Полупроводниковые лазеры с асимметричным периодическим оптически связанным волноводом на длину волны излучения 1.5 – 1.6 мкм

О. О. Багаева, А. И. Данилов, А. В. Иванов, В. Д. Курносов, К. В. Курносов, Ю. В. Курнявко, М. А. Ладугин, А. А. Мармалюк, В. И. Романцевич, Ю. Л. Рябоштан, В. А. Симаков, В. Н. Светогоров, Р. В. Чернов

  • АО «НИИ “Полюс” им. М. Ф. Стельмаха», г. Москва
Аннотация: Разработаны мощные полупроводниковые лазеры с асимметричным периодическим оптически связанным волноводом (длина волны излучения 1.5 – 1.6 мкм) и экспериментально исследованы их вольт-амперные, ватт-амперные и спектральные характеристики. Проведено сравнение характеристик указанных лазеров и традиционных лазеров на основе двойных гетероструктур раздельного ограничения. Показано, что разработанные лазеры имеют меньшую расходимость излучения и практически такие же пороговые и мощностные характеристики, что и обычные лазеры с резонатором Фабри – Перо. Разработанные лазеры с длиной резонатора 1.6 мм и шириной мезаполоскового контакта 3 мкм, установленные в корпус диаметром 11 мм, при токе накачки не более 700 мА генерируют не менее 200 мВт мощности при расходимости излучения 25 – 35°, против расходимости 45°, свойственной обычным лазерам.
Ключевые слова: полупроводниковый лазер, периодический оптически связанный волновод, вольт-амперная, ватт-амперная и спектральная характеристики, длина волны 1.5 – 1.6 мкм.
Поступила в редакцию: 25.02.2020
Исправленный вариант: 11.03.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:6, 600–602
Образец цитирования: О. О. Багаева, А. И. Данилов, А. В. Иванов, В. Д. Курносов, К. В. Курносов, Ю. В. Курнявко, М. А. Ладугин, А. А. Мармалюк, В. И. Романцевич, Ю. Л. Рябоштан, В. А. Симаков, В. Н. Светогоров, Р. В. Чернов, “Полупроводниковые лазеры с асимметричным периодическим оптически связанным волноводом на длину волны излучения 1.5 – 1.6 мкм”, Квантовая электроника, 50:6 (2020), 600–602 [Quantum Electron., 50:6 (2020), 600–602]

Интерференция между актами пред- и постселекции

А. Ростом

  • Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
  • Институт автоматики и электрометрии СО РАН, г. Новосибирск
Аннотация: В качестве альтернативного подхода для измерения слабых эффектов, связанных с искусственной генерацией редких событий в квантовой метрологии, предлагается исследование картины интерференции, порождённой актами пред- и постселекции состояний квантовой системы. Рассмотрен пример двух интерферометров Маха – Цендера, связанных общей средой с керровской нелинейностью. Постселекция фотонных состояний на выходе одного из интерферометров и введение управляемого фазового сдвига в одном из его плеч индуцирует интерференционные явления в статистике фоторегистраций на выходе второго интерферометра. Параметр нелинейности определяет сдвиг и ширину структур картины интерференции. Исследованы основные черты этой картины в зависимости от величины керровской нелинейности и числа фотонов на входе в интерферометры.
Ключевые слова: квантовая метрология, квантовая интерференция, пред- и постселекция, слабые значения
Поступила в редакцию: 25.02.2020
Исправленный вариант: 29.03.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:6, 595–599
Образец цитирования: А. Ростом, “Интерференция между актами пред- и постселекции”, Квантовая электроника, 50:6 (2020), 595–599 [Quantum Electron., 50:6 (2020), 595–599]

Компенсация флуктуаций остаточной амплитудной модуляции в оптоэлектронной системе стабилизации частоты лазерного излучения

Д. С. Крючков, Н. О. Жаднов, К. С. Кудеяров, Г. А. Вишнякова, К. Ю. Хабарова, Н. Н. Колачевский

  • Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН, г. Москва
  • ФГУ “Всероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измерений”, п. Менделеево, Московская обл.
  • Российский квантовый центр, Москва, Сколково
Аннотация: Флуктуации остаточной амплитудной модуляции в схеме стабилизации частоты лазера по резонатору Фабри – Перо приводят к снижению частотной стабильности излучения лазерных систем, предназначенных для опроса часовых переходов в атомах и ионах. В работе измерены зависимости остаточной модуляции от температуры волноводного электрооптического модулятора, использующегося для фазовой модуляции излучения, а также поляризации излучения. Определены параметры, при которых влияние остаточной амплитудной модуляции на стабильность частоты оказывается минимальным. Создана система активной компенсации, позволяющая снизить вклад флуктуаций остаточной амплитудной модуляции в нестабильность до уровня 2.1 × 10-16, что дает возможность достигнуть предела тепловых шумов кремниевого криогенного резонатора.
Ключевые слова: ультрастабильный лазер, метод Паунда – Древера – Холла, остаточная амплитудная модуляция, электрооптический модулятор, относительная нестабильность частоты, девиация Аллана.
Поступила в редакцию: 11.03.2020
Исправленный вариант: 03.04.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:6, 590–594
Образец цитирования: Д. С. Крючков, Н. О. Жаднов, К. С. Кудеяров, Г. А. Вишнякова, К. Ю. Хабарова, Н. Н. Колачевский, “Компенсация флуктуаций остаточной амплитудной модуляции в оптоэлектронной системе стабилизации частоты лазерного излучения”, Квантовая электроника, 50:6 (2020), 590–594 [Quantum Electron., 50:6 (2020), 590–594]

Суммы моментов сил осцилляторов и асимптотика термоиндуцированного уширения и сдвига уровней энергии циркулярных ридберговских состояний атомов

И. Л. Глухов, А. А. Каменский, В. Д. Овсянников

  • Воронежский государственный университет, физический факультет, г. Воронеж
Аннотация: С помощью правил суммирования моментов сил осцилляторов получены аналитические выражения для индуцированных тепловым излучением окружающей среды сдвигов и уширений уровней энергии циркулярных ридберговских состояний с максимальными орбитальными l и магнитными m квантовыми числами, l = |m| = n – 1. Формулы для энергии взаимодействия с излучением черного тела представлены в виде разложения в ряд по четным степеням малого параметра η = Z2/(n3kBT) ≪ 1 в области высоких температур T и главных квантовых чисел n (Z – заряд остаточного иона). Выражение для термоиндуцированной ширины содержит не зависящее от температуры отрицательное по знаку слагаемое, совпадающее по абсолютной величине со спонтанной шириной, так что в выражении для суммы спонтанной и термоиндуцированной ширин не зависящее от температуры слагаемое отсутствует. Аналогичное разложение по степеням η для термоиндуцированного сдвига также содержит не зависящее от температуры слагаемое, пропорциональное 1/n6.
Ключевые слова: атом, ридберговские циркулярные состояния, суммы сил осцилляторов, тепловое излучение, сдвиг, ширина уровня энергии
Поступила в редакцию: 11.03.2020
Англоязычная версия:
Quantum Electronics, 2020, 50:6, 581–589
Образец цитирования: И. Л. Глухов, А. А. Каменский, В. Д. Овсянников, “Суммы моментов сил осцилляторов и асимптотика термоиндуцированного уширения и сдвига уровней энергии циркулярных ридберговских состояний атомов”, Квантовая электроника, 50:6 (2020), 581–589 [Quantum Electron., 50:6 (2020), 581–589]