Сотрудниками центра «Квантовая оптика и квантовая информатика» Института физики НАН Беларуси совместно с Физическим факультетом Белорусск
ого государственного университета разработан и изготовлен новый научно-учебный электронно-оптический и виртуальный комплекс «Принципы квантовой оптической диагностики», предназначенный для подготовки специалистов в области квантовой оптики и квантовой информатики.
Наряду с тремя экспериментальными работами комплекс включает и три виртуальные работы, которые позволяют выполнять сложные эксперименты в рамках созданного цифрового двойника современных научных лабораторий, благодаря которому студенты будут проходить полноценный лабораторный практикум без многомиллионных затрат на современное оборудование.
Комплекс охватывает современные методы оптической диагностики и квантовой микроскопии, основанные на использовании статистических свойств света, регистрируемых на однофотонном уровне. Экспериментальная часть комплекса позволяет проводить исследования с источниками коррелированных тепловых фотонов, а виртуальная часть воспроизводит аналогичные процессы в цифровой среде, моделируя работу источников квантово-коррелированных фотонов, таких как генераторы перепутанных пар фотонов.
Совместно с ранее созданным комплексом работ по квантовой информатике студенты имеют возможность выполнить работы по квантовой интерференции фотонов, измерить волновую функцию в работе «Квантовая томография и метрология», осуществить квантовую телепортацию с помощью перепутанных фотонов, а также смоделировать систему квантовой криптографии. В новом комплексе работ им предоставлена возможность реализовать фантомную визуализацию объектов, а также микроскопию сверхвысокого разрешения с точностью лучше Рэлеевского предела.
В состав нового комплекса входят лабораторные работы:
— «Влияние статистических свойств излучения на пространственное разрешение измерений»,
— «Корреляция фотонов и фантомная визуализация»,
— «Модельная реализация оптической микроскопии с флуктуирующими источниками света»,
а также виртуальные работы:
— «Квантовая микроскопия»,
— «Когерентность второго порядка»,
— «Локализация флуктуирующих объектов».
Для реализации комплекса разработано пользовательское программное обеспечение и создано современное оборудование. Конфигурация аппаратуры позволяет изменять параметры статистики излучения, исследовать влияние пространственной когерентности на качество восстановленного изображения и демонстрировать переход от когерентного к тепловому режиму освещения.
Комплекс уже используется в рамках лекционных курсов и лабораторных практикумов по дисциплинам «Оптическая обработка информации» и «Квантовая оптика» (специальность 1-31 04 01-02 — Физика, производственная деятельность). Созданный квантовый лабораторный комплекс готов к тиражированию.
