Источники и детекторы одиночных фотонов на основе микро- и нанооптических структур

Дан краткий обзор применения микро- и наноструктур в современной фотонике. Отмечено, что для современной информатики особый интерес представляют технологии фабрикования высокодобротных волноводов и микрорезонаторов, с помощью которых можно локализовать фотоны, изолировать их от внешней среды. В работе развита теория дискретного когерентного фотодетектирования фоковских состояний моды микрорезонатора. Развита схема фотодетектора, различающего однофотонные и двухфотонные состояния поля. Здесь в качестве зонда предлагается использовать пакет из атомов, размещенный в микрорезонаторе. С помощью зондов, косвенно, можно определять состояние квантовой моды резонатора, тестируя энергетические состояния атомов пакета после окончания их взаимодействия с модой в течение строго определенного времени взаимодействия. Развита теория генератора однофотонных состояний моды микрорезонатора. Накачка микрорезонатора осуществляется полем резонансной флуоресценции от одного атома-источника, возбуждаемого внешним классическим полем. Однофотонное состояние моды обнаруживается с помощью процесса дискретного когерентного фотодетектирования. Как показано в работе, параметры детектора можно выбрать так, что в момент получения информации о возбужденном состоянии атома-зонда можно однозначно сделать вывод о состоянии моды резонатора. Условная редуцированная матрица плотности моды будет соответствовать чистому фоковскому однофотонному состоянию.