Группа исследователей с физического факультета Варшавского университета, сотрудничая с экспертами из Центра квантово-оптических технологий QOT, разработала инновационный метод для оптического выполнения дробного преобразования Фурье, используя квантовую память. Это значительное достижение, не имеющее аналогов в мире, поскольку впервые команда успешно реализовала этот процесс в системе такого рода. Результаты их исследований были опубликованы в престижном журнале Physical Review Letters. В своей работе, ученые провели эксперименты с использованием двойного оптического импульса, также известного как состояние "кота Шредингера".
Свет и волны обладают характерными характеристиками, такими как длительность и частота импульса (цвет света). Однако эти свойства связаны между собой через операцию, называемую преобразованием Фурье, которая переводит описание волны во времени в описание ее спектра в частотной области.
Дробное преобразование Фурье представляет собой расширение классического преобразования Фурье, позволяющее частично перейти от временного описания волны к частотному. По сути, это можно представить как вращение распределения во времени-частотной области, такое как хроноциклическая функция Вигнера.
Такие преобразования имеют большое значение для создания спектрально-временных фильтров, которые могут быть использованы для уменьшения шумов, а также для создания алгоритмов, способных различать импульсы разных частот с более высокой точностью, чем традиционные методы. Это особенно важно для спектроскопии, которая помогает исследовать химические свойства веществ, и для телекоммуникаций, где требуется передача и обработка информации с высокой точностью и скоростью.
Исследователи использовали квантовую память, основанную на облаке атомов рубидия, для обработки сигнала. Память помещена в магнитооптическую ловушку и охлаждена до температуры близкой к абсолютному нулю. Время и частота преобразовывались с использованием временной и частотной "линз", что позволило хранить компоненты разных частот в разных частях облака атомов.
Этот метод разработанный в Варшавском университете, обладает выдающейся гибкостью, позволяя реализовать такие линзы в широком диапазоне параметров и программируемо. Двойной оптический импульс, известный своей склонностью к декогеренции, был успешно исследован и обработан, несмотря на свою сложность.
Этот метод, хотя и требует дополнительных исследований и сопоставлений с другими параметрами, может иметь важное значение для развития оптических приемников в современных сетях, включая оптические спутниковые каналы. Разработанный квантовый световой процессор позволяет эффективно находить и тестировать новые протоколы.