ברכות לדוקטורנט אופיר ישרים על קבלת פרס המאמר הסטודנט המצטיין בקונגרס הפוטוניקה האי-ליניארית

במהלך חודש יולי השנה, התקיים הכנס הבינלאומי Advanced Photonics Congress במאסטריכט, הולנד. במהלך הכנס הוענקו פרסי עבודות הסטודנט המצטיינות בקטגוריות השונות בכנס. בית הספר להנדסת חשמל שמח לבשר כי הדוקטורנט אופיר ישרים, תחת הנחייתו של פרופ׳ עדי אריה מהמחלקה לאלקטרוניקה פיזיקלית, זכה במקום ראשון בקטגוריית פוטוניקה לא לינארית, עם מאמר שכותרתו: ״יצירת קיוביטים שזורים מרחבית באמצעות הולוגרפיה לא לינארית קוונטית״. למאמר שותפים ד״ר שאולי פרל, ג׳וש פולי קומר מבית הספר להנדסת חשמל באוניברסיטת תל אביב וד״ר אירית יובילר מהמחלקה להנדסת חשמל במכללת סמי שמעון.

״הולוגרפיה קלאסית מאפשרת לאחסן ולשחזר משרעת ומופע של חזית גל (למשל אור נראה) על ידי הארת הולוגרמה על ידי גל ייחוס. לעומת זאת, הולוגרפיה לא לינארית קלאסית מאפשרת לשחזר את חזית הגל באורך גל שונה מאורך הגל של גל הייחוס באמצעות גבישים לא לינאריים מיוחדים ,שמשמשים בדרך כלל להמרה של אורכי גל (המרה של לייזר מצבע אחד לצבע אחר). הולוגרפיה לא לינארית קלאסית מאחדת שתי תהליכים, שינוי אורך גל והולוגרפיה. היא מאפשרת, למשל, שינוי מהיר בחזית הגל הנוצרת, ומזעור התהליכים לכדי אלמנט אופטי יחיד. העבודה שהוצגה בכנס הרחיבה את התחום של הולוגרפיה לא לינארית לתחום הקוונטי.

מלבד שינוי אורכי גל, גבישים לא לינאריים הם הבסיס ליצירת מקורות קרינה קוונטים המבוססים על פוטונים שזורים. בתהליך היצירה של פוטונים שזורים, פוטון אחד בעל אנרגיה גבוהה מתפצל בתהליך קוונטי לשני פוטונים בעלי אנרגיה נמוכה יותר. מלבד הפיצול, שני הפוטונים המתקבלים מהתהליך יכולים להיות שזורים בדרגות חופש שונות של האור כגון קיטוב, אורך גל, או צורה מרחבית (חזית הגל). בעבודה זו הראינו לראשונה כי ניתן ליצור זוגות פוטונים שזורים בדרגת חופש מרחבית באמצעות גביש לא לינארי שמתפקד כמעין הולוגרמה קוונטית: אלומת לייזר רגילה מאירה את ההולוגרמה הלא לינארית, אשר יוצרת שזירות בין חזיתות הגל של שני הפוטונים הנוצרים - זו באנלוגיה ישירה  להולוגרמה רגילה שיוצרת חזית גל של אלומת לייזר קלאסית. לעבודה זו עשויים להיות שימושים בתחומים של תקשורת קוונטית וחישה קוונטית״.

תמונה 1: השוואה בין הולוגרפיה קלאסית להולוגרפיה לא לינארית קלאסית וקוונטית. א. בהולוגרפיה קלאסית, קודם מתבצעת המרת התדר (אדום לירוק), ולאחר מכן אלמנט אופטי (הולוגרמה) נוסף מאפשר להנדס את חזית אורך הגל הנוצרת. ב. בהולוגרפיה לא לינארית קלאסית, שתי התהליכים מוזערו לגביש אחד באמצעות גביש לא לינארי מיוחד. ג. בהולוגרפיה לא לינארית קוונטית, פוטון באלומת לייזר ירוקה מתפצל לזוגות פוטונים (אדומים, בעלי אנרגיה נמוכה יותר) שזורים מרחבית באמצעות גביש יחיד ללא אלמנטים אופטיים נוספים.