В наших экспериментах с квантовым светом любые потери света приводят к большим проблемам. Скажем, 10% потерянного света во всем эксперименте — уже плохо, обычно мы стараемся свести их к нескольким процентам. Это важно, так как при потере света разрушаются квантовые корреляции, ради которых все и затевается (процесс декогеренции). Поэтому мы покупаем только лучшие зеркала, оптимизируем каждую деталь установки и проводим многие дни за настройкой лазерного луча.
Последние годы я много занимаюсь проблемой этих потерь с фундаментальной точки зрения: каковы именно их механизмы, можно ли как-то их избежать и что делать, если избежать не получается.
Один из источников потерь, который до сих пор плохо исследован — несовпадение между формами лазерных лучей. Каждый лазер ный луч имеет точку, в которой он уже всего в поперечнике, и расходится в обе стороны от этой точки. Чтобы два луча могли проинтерферировать (провзаимодействовать), они должны совпадать по форме. Так вот, небольшие отклонения от идеальной формы луча приводит к дополнительным потерям. Говоря научным языком, нужно согласовать моды электромагнитного поля между собой. 95% времени в лаборатории мы проводим именно настраивая форму и положение лучей в пространстве: ставим линзы и зеркала в разных местах, используем оптические резонаторы и так далее.
Я еще скоро расскажу про классный эксперимент, который мы сделали, а пока — наш новый обзор про то, как процесс согласования мод делают серьезные люди в больших инструментах: детекторах гравитационных волн и подобных девайсах. Там все по-взрослому: постоянное измерение формы лучей, автоматическое управление формой зеркал и линз (адаптивная оптика) и прочие веселые (и жутко сложные) штуки. Мы в наших лабораториях таким почти не занимаемся)
В общем, если интересно, смотрите обзор, он в открытом доступе: