Учёные научились усиливать интерферометрическую картину с помощью фотонного наночипа
Свет — это очень точное мерило. Благодаря новому открытию теперь, чтобы с ним работать, не нужны большие мощности излучения
Ученые экспериментально нашли способ увеличить отношение сигнал/шум, увеличивая мощность полезного сигнала без соответствующего увеличения шумов, на интегрированном фотонном чипе размером 1 мм на 1 мм. Прорывная технология основана на усилении слабых сигналов с помощью волноводов.
Возможность усиления слабых сигналов основана на квантовой механике света и предполагает направление на детектор только определенных фотонов — тех, что содержат необходимую информацию. Эта идея не нова, но раньше её воспроизводили с большим количеством ограничений исключительно в кропотливом лабораторном эксперименте с большим количеством оборудования.
Устройство, созданное учеными в новой работе, не похоже на традиционный интерферометр. Вместо того, чтобы использовать набор наклоненных зеркал для отражения света и создания интерференционной картины, в устройстве применяется волновод, спроектированный для распространения фронта волны оптического поля через фотонный чип.
В традиционных интерферометрах отношение сигнал/шум можно увеличить, просто повышая мощность лазера. Но есть ограничение — традиционные детекторы имеют насыщение и способны уловить мощность лишь до некоторого порогового значения. Далее отношение сигнал/шум прекратит меняться.
Разработанное устройство на базе чипа обходит это ограничение, достигая того же результата с меньшим количеством света на детекторах, что оставляет возможность увеличить отношение сигнал/шум, при этом повышая мощность лазера. Такое устройство будет полезно везде, где так или иначе используется явление интерференции — в когерентной связи и при работе с запутанными фотонами.
Работа опубликована в журнале Nature Communications.