Квантовые интерфейсы, обеспечивающие хранение, обработку и передачу квантовой информации, находятся на сегодняшний день на переднем крае как фундаментальных научных исследований, так и высокотехнологичных приложений, реализующих квантовые коммуникации и вычисления. Однако на пути внедрения этих разработок стоят фундаментальные проблемы эффективности хранения квантовой информации и защиты квантовой информации от явления декогеренции. Данные проблемы могут быть решены посредством усиления взаимодействия одиночных фотонов с веществом с помощью коллективных субрадиационных мод в субволновых системах атомов. В данной работе исследовались долгоживущие (субрадиационные) однофотонные состояния в одномерных и двумерных системах из нескольких одинаковых атомов, описываемых дипольными моментами перехода. Было показано, что такие состояния описываются собственными модами, в которых происходит деструктивная интерференция излучения отдельных диполей. Были получены оптимальные конфигурации атомов, обеспечивающие максимальное время жизни однофотонных состояний для фиксированного числа атомов и заданных геометрических ограничений системы. Были получены разные результаты в зависимости от нижней границы по расстоянию между атомами, была выявлена точка перелома, левее и правее которой наиболее оптимальной получаются противофазная и синфазная моды, сходящиеся к точке и правильным многоугольникам соответственно.
Итоги практики
Результаты проекта были освещены на различных конференциях и были отмечены дипломами первой степени на конференции «Сахаровские чтения» и конгрессе молодых ученых в 2023 году. Кроме того, по результатам проекта была подготовлена публикация «Non-radiative configurations of a few quantum emitters ensembles: evolutionary optimization approach», с текстом которой можно ознакомиться по ссылке https://arxiv.org/abs/2311.07809.
