מדידת שזירה קוונטית דו-פוטונית
התנסות בלתי-אמצעית בעבודה עם טכנולוגיה קוונטית אופטית והכרת טכניקות אופטיות של ייצור ואפיון מצבים שזורים.
השתלבות בחזון: התנסות בלתי-אמצעית בעבודה עם טכנולוגיה קוונטית אופטית, והכרת טכניקות אופטיות של ייצור ואפיון מצבים שזורים.
סילבוס:
הניסוי יעסוק במרכיבים הבסיסיים של שזירה קוונטית בתחום הפוטוניקה, ויתבסס על יצירה ספונטנית של זוגות פוטונים שזורים בגביש לא לינארי (Spontaneous Down Conversion – SPDC), תהליך בו פוטון באורך גל קצר מומר באופן ספונטני בזוג פוטונים באורכי גל ארוכים יותר (שסכום האנרגיות שלהם שווה לאנרגית הפוטון הנכנס). לב הניסוי יהיה מדידת השזירה הקוונטית של זוגות פוטונים זהים, הנוצרים בתהליך זה בניסוי Hong-Ou-Mandel (ניסוי קנוני שבוצע לראשונה ב-1987), המסתמך על מדידת קוהרנטיות מסדר שני: הפוטונים השזורים מוכנסים בניצב למפצל אלומה סימטרי, ונבדקת הקורלציה הזמנית (coincidence) בין המניות של גלאי פוטונים בודדים המוצבים מול שתי היציאות של המפצל, כתלות בהפרש בין זמני ההגעה של הפוטונים, הניתן לשינוי. כאשר הפוטונים הזהים במצב שזור ומגיעים למפצל האלומה בו-זמנית, מתקבלת התאבכות הורסת מלאה לאפשרות שכל אחד מהם יגיע לגלאי אחר, והתוצאה היא ירידה משמעותית בסיכוי ל- coincidence, המכונה “Hong-Ou-Mandel dip”. במקרה של פוטונים שאינם שזורים הקריאה המינימלית לא יכולה לרדת מ-50% מהממוצע, וכך ניתן להבדיל בין אור שזור לאור קלאסי. הניסוי יכלול לימוד מקיף של רקע תיאורטי, מדידות ניסיוניות (כולל מדידה השוואתית של פוטונים שאינם שזורים) ועיבוד נתונים.
היקף הניסוי: 4 נ"ז.
מועד הפעלה מתוכנן: אוקטובר 2020.
אופן קביעת הציון: כמקובל במעבדה ג', הציון יהיה מורכב מבוחן מקדים על החומר התיאורטי, הערכת המדריך את רמת ביצוע הניסוי, דו"ח סיכום הניסוי ובחינה בעל-פה שייתן המדריך האחראי.
רשימת קריאה:
- C. C. Gerry and P. L. Knight, Introductory Quantum Optics.
- M. O. Scully and M. S. Zubairy, Quantum Optics.
- C. K. Hong, Z. Y. Ou, and L. Mandel, Phys. Rev. Lett. 59, 2044 (1987).
קהל היעד: חלק מלימודי החובה של התלמידים במסלולי חישוב מקוונטי ותקשורת קוונטית; יוצעו כלימודי בחירה גם לתלמידי התכניות האחרות.
