У лабораторії оптики активних середовищ ФІАНу створюється унікальний квантовий фільтр на основі атома рубідію.
Новий квантовий фільтр дозволить перетворювати лазерний імпульс в одиночний фотон.
Установка вже зібрана, і в даний час проводиться черговий цикл експериментів. Отримання контрольованого фотона «» за запитом «» методом фільтрації з лазерного імпульсу буде використано у фундаментальних дослідженнях. Такі прилади знадобляться, наприклад, для розробки квантової пам'яті і створення принципово незруйнованого кодування при передачі даних.
Ідея полягає в тому, щоб використовувати властивості атомного середовища, певним чином організованого, для «» фільтрації «» з високою ймовірністю, аж до 100%, одиночного фотона з лазерного імпульсу. Запропонували її відомі фізики-теоретики Валерій Юдін і Олексій Тайченачев з Новосибірського державного університету.
Якщо до чотирирівневої системи (атому з чотирма енергетичними рівнями) докласти спеціально підібране потужне світлове поле і пробний імпульс, цей імпульс в середовищі буде розсіюватися до тих пір, поки в ньому не залишиться рівно один фотон. Але коли в імпульсі залишиться останній фотон, середовище для нього стає абсолютно прозорим. Виникає ця прозорість у середовищі, коли різниця частот світлових полів збігається з різницею частот двох атомних рівнів.
Експериментальна установка, створена у ФІАНі, включає два лазерних джерела, кілька ланцюгів прив'язки, кювету з рубідієм і ряд допоміжних пристроїв. Говорить старший науковий співробітник лабораторії оптики активних середовищ, кандидат фізико-математичних наук Олексій Акімов: "Один лазер створює потужне поле, опромінююче середовище. Другий - виробляє імпульс випромінювання, на нього накладається безліч всяких обмежень. Потужне поле просвітлює середовище і не розсіюється, його треба відокремити від імпульсу - за допомогою поляризації, інтерференційними фільтрами. Ряд пристроїв дозволяє формувати імпульси і налаштовувати їх частоту так, щоб вони збігалися з потрібними переходами в атомах середовища. Необхідний чотирирівневий стан атомів рубідію підтримується зовнішнім магнітним полем. Газоподібний рубідій знаходиться в 4-сантиметровій вакуумній кюветі з невеликим додаванням буферного газу «».
Області застосування нового пристрою - фундаментальні дослідження в квантовій фотоніці, а також роботи зі створення квантової пам'яті. Адже один фотон - це мінімальний квант інформації, який взагалі може передаватися. З цим пов'язано й іншу можливу програму - шифрування під час передачі інформації. Якщо створено один фотон у певному спеціально заданому стані, його не можна «» виміряти «», не зіпсувавши, тобто, не зруйнувавши його стан. Такий «» природний ступінь захисту «», притаманний одному фотону, може послужити базисом для розробки «» абсолютного «» кодування в майбутніх пристроях для шифрування, при якому ніяка спроба «» злому «» не зможе залишитися непоміченою.