Физики МГУ и исследователи Центра квантовых технологий Сбербанка создали новый способ настройки многоканальных оптических интерферометров. Этот метод позволяет укоротить внутренние компоненты прибора, что значительно снижает потери света. Разработка открывает перспективы для создания более сложных оптических вычислительных систем.
Многоканальные интерферометры играют ключевую роль в современных оптических вычислениях. Они управляют световыми сигналами, проходящими через сложную структуру волноводов, светоделителей и фазовращателей. Работу интерферометра можно описать с помощью матрицы передачи, которая зависит от фазовых сдвигов. Фазовые сдвиги обычно варьируют от 0 до 2π, и чем сильнее их нужно изменить, тем длиннее требуется фазовращатель, что приводит к потерям света.
Сурен Флджян, аспирант кафедры квантовой электроники МГУ, объяснил суть разработки: «Мы хотели найти способ уменьшить фазовращатели, сохраняя при этом возможность выполнять необходимые преобразования. Мы использовали пертурбативное разложение функции матрицы передачи по малому отклонению параметров».
Станислав Страупе, старший научный сотрудник физфака МГУ и научный руководитель Центра квантовых технологий Сбербанка, подчеркнул важность работы: «Уменьшение размеров оптических элементов без потери функциональности имеет большое практическое значение. Это особенно актуально для оптических интерферометров, где длина волноводов влияет на потери света».
Исследователи применили численные и аналитические методы для решения проблемы потерь. Они доказали, что пертурбативный подход позволяет реализовать большинство необходимых преобразований с меньшими фазовыми сдвигами. Это означает, что фазовращатели можно сделать короче, что значительно снижает оптические потери.
Новый метод имеет важное значение для программируемых фотонных процессоров, используемых в линейной алгебре, машинном обучении и квантовой информации. Потеря фотонов в интерферометре ограничивает масштабирование, но предложенное решение делает оптические вычисления более стабильными и энергоэффективными.
Исследование было поддержано Фондом содействия развитию теоретической физики и математики «БАЗИС» и стипендией Президента Российской Федерации для аспирантов и адъюнктов.
Источник: msu.ru
распечатать статью