ЛАБОРАТОРИЯ
"ЛАЗЕРНИ СИСТЕМИ"

ПРОЕКТ КП-06-Русия/11

"ИЗСЛЕДВАНЕ НА НОВИ МАГНИТО-ОПТИЧНИ ЕФЕКТИ В ДЪЛГОЖИВУЩИ КОХЕРЕНТНИ СЪСТОЯНИЯ НА АЛКАЛНИ АТОМИ С ПРИЛОЖЕНИЕ В КВАНТОВАТА МАГНИТОМЕТРИЯ"

Конкурс за проекти по програми за двустранно сътрудничество - България - Русия 2019-2020 г. към ФНИ-МОН

Ръководител на българския екип:  доц. д-р Христина Андреева
Базова организация от българска страна: Институт по електроника, БАН
Сума за изпълнение на проекта: 40 000лв.

Ръководител на руския екип: чл. кор. дфн Алексей Тайченачев,  Новосибирски държавен университет, Новосибирск, Руска федерация

Настоящият проект е насочен към изследване на резонансни магнито-оптични ефекти в алкални атоми, които са приготвени в нискочестотни дългоживущи кохерентни състояния. С тези състояния са свързани множество нелинейни ефекти, които водят не само до получаване на резонанси на поглъщане с висок Q-фактор, но и до стръмна дисперсия на показателя на пречупване на средата. Това определя широката област на приложение на тези ефекти в нелинейната оптика, квантовата информатика, за миниатюрни атомни часовници и честотни стандарти, за квантови сензори в оптическата магнетометрия и др. Разнообразието от приложения налага задълбочено изучаване на тези ефекти, възможната им реализация и оптимизация в различни конфигурации, както и на потенциала за миниатюризация на базираните на тези ефекти сензори, чрез изследване на влиянието на едномерното и тримерното ограничаване на активната среда.

Едното направление на работата, планирана съгласно настоящия проект, се основава на разработения от руските партньори теоретичен модел на нова конфигурация за приготвяне и регистрация на магнито-оптични резонанси. Стандартната Ханле-тип конфигурация използва една бягаща светлинна вълна, която създава подреждане/ориентация на атомната среда, но тя налага противоречиви изисквания при оптимизацията на сигнала за получаване на висок контраст и тясна ширина. Предложената нова схема се базира на модифицирана конфигурация, при която се използват две светлинни вълни - напомпваща и пробна, разпространяващи се в противоположни посоки. Новата конфигурация притежава висок потенциал за приложение в квантовата магнитометрия, оптическите комуникации и нелинейната оптика, тъй като нашите предварителни експериментални резултати показват възможността за получаване на сигнали с едновременно много висок контраст и тясна ширина. За постигането на тази цел работата на българския екип включва Rb атоми в покрита клетка и К атоми в клетка с буферен газ. Изследванията на руския екип включват кювети с Rb атоми с различно количество буферен газ, както и теоретично описание на взаимодействието на атомите с такава конфигурация на полетата.

Второто направление на работата по проекта представлява изследване на потенциала за приложение на магнито-оптичните сигнали за миниатюризация на квантови сензори. По тази цел изследванията на българския колектив се фокусират върху изследване на атоми, едномерно ограничени в свръхтънки субмилиметрови кювети, като тези изследвания ще бъдат проведени в геометрия на еднолъчево възбуждане и стандартна Ханле-схема. Изследванията на руския екип включват разработка на метод за магнитна томография в облак от охладени тримерно ограничени Rb атоми, както и теоретично моделиране на процесите при този тип взаимодействие.

Съвместната работа на българския екип от Института по електроника и руската група от Новосибирския държавен университет комбинира допълващите се умения и опит на двете групи и различната налична основна инфраструктура в двете институции и ще доведе до повишаване на научния потенциал на двете групи. Работата ще създаде основа и за бъдещо научно сътрудничество в рамките на мащабни международни проекти.

Екип от България:

• доц. д-р Христина Андреева Марковска (ръководител)
• доц. д-р Санка Величкова Гатева-Костова
• доц. д-р Петко Александров Тодоров
• гл. ас. д-р Елена Таскова Таскова
• гл. ас. д-р Стоян Атанасов Цветков
• физ. д-р Емилия Атанасова Алипиева
• физ. докторант Николай Петров Петров
• докторант Зара Андреева Касапетева

Екип от държавата-партньор:

• чл. кор. дфмн Алексей Тайченачев - член на колектива
• чл. кор. дфмн Игор Рябцев - член на колектива
• вед. н. с. дфмн Камил Насиров - член на колектива
• ст. н. с. д-р Денис Бражников - член на колектива
• ст. н. с. д-р Василий Ентин - член на колектива
• ст. н. с. д-р Максим Басалаев - член на колектива
• н. с. Алексей Новокрещенов - член на колектива
• н. с. Дмитрий Коваленко - член на колектива
• н. с. Антон Макаров - член на колектива
• Антон Михайлов - член на колектива

---