Статья ученых Казанского федерального университета опубликована в журнале "Nature"

В журнале «Nature» опубликована научная статья «Coherent control of the waveforms of recoilless gamma-ray photons». Кроме того, она помещена редактором «Nature» и  на «Home page» своего сайта, что бывает, когда редакция считает, что статья заслуживает for Advance Online Publication.

Nature ‑ один из ведущих мировых журналов, публикующий прорывные исследования и научно-популярные статьи во всех областях науки. Импакт-фактор (IF) Nature - 38.597.

В авторский коллектив данной публикации вошли сотрудники КФУ и КФТИ КазНЦ РАН Фарит Вагизов и Рустам Шахмуратов, а также Владимир Антонов, Евгений Радионычев – из Института прикладной физики РАН (Нижний Новгород), Ольга Кочаровская – Texas A&M University (США).

По словам доцента кафедры физики твердого тела Института физики КФУ Фарита Вагизова, рукопись была написана довольно быстро, но экспериментальные исследования велись с 2007 года, и только в 2013 году сформировались в виде данной работы.

Фарит Вагизов сейчас находится в заграничной командировке, но представителям пресс-центра удалось связаться с ним.

‑ Фарит Габдулхакович! Мы получили информацию о том, что статья «Coherent control of the waveforms of recoilless gamma-ray photons» опубликована в «Nature». Примите наши поздравления!

‑ Спасибо, от имени коллектива авторов благодарю вас за поздравления и интерес к этой работе. Такие поздравления мы получили от местных (Texas A&M University) СМИ и от обозревателя physicsworld.com. Надеюсь, появление публикации сотрудников Казанского федерального университета в одном из высокорейтинговых научных журналов – «Nature», с импакт фактором 38.597, является заметным событием по реализации программы повышения конкурентоспособности нашего университета. Отчасти научная работа стала возможной благодаря оснащению нашей лаборатории современным экспериментальным оборудованием.

‑ Расскажите, чему посвящена данная статья? В чем ее уникальность и привлекательность для мирового научного сообщества?

‑ Интерес к нашей работе обусловлен тем, что она посвящена разработке методов управления одиночными фотонами. В квантовой информатике одним из основных переносчиков элементов квантовой информации (квантовых битов или кубитов), являются одиночные фотоны. В качестве узлов квантовой сети предлагается использовать электроны или ядра, локализованные в атомах, которые могут хранить энергию фотонов и информацию об их свойствах. Для успешного использования одиночных фотонов в квантовых сетях необходимо развитие методов управления фотонами. К ним относятся создание линий задержки с минимальными потерями, расщепление волнового пакета (волновой формы фотона) во времени на квантовые бины, или временные кубиты (q-bins или time-bin qubits), и различные способы управления волновой формой фотона (photon shaping).

Экспериментальные исследования взаимодействия одиночного фотона с резонансными атомами в оптическом диапазоне сопряжены с техническими трудностями создания эффективных источников однофотонного излучения и большими материальными затратами, связанными с измерительной и управляющей аппаратурой, охлаждением атомов до сверхнизких температур. Такие эксперименты проводятся в небольшом числе лабораторий мира. В России аналогичные по уровню лаборатории находятся либо на стадии формирования, либо на этапе начального развития (например, Российский квантовый центр «Сколково»). В этой связи представляется перспективным использование мёссбауэровского гамма-излучения, поскольку мёссбауэровские радиоактивные источники гамма-фотонов с малой активностью являются идеальными источниками однофотонного излучения, и для них существуют резонансные поглотители с хорошими спектральными свойствами.

В нашей работе мы экспериментально продемонстрировали возможность управления волновыми формами фотонов и получения последовательности коротких гамма-импульсов с помощью механических колебаний поглотителя.

Следует отметить, что в ряде случаев получение фотонов с заданными параметрами, их детектирование, а также управление их параметрами оказывается намного легче именно в гамма-диапазоне по сравнению с оптическим. Вместе с тем, фотоны любой части электромагнитного спектра имеют одинаковые фундаментальные свойства. Это придает исследованиям в гамма-диапазоне дополнительную гносеологическую ценность, позволяя изучать явления в условиях, трудно реализуемых или вообще нереализуемых в оптике.

‑ В чем заключается цель вашей поездки в Техас? И какие планы строите на будущее?

‑ Я работаю в США как приглашенный ученый с 2000 года. Все это время нахожусь в тесном контакте с КФУ. В частности, нами был успешно выполнен совместный ‑ между кафедрой физики твердого тела КФУ (PI -Садыков Э.К.) и Texas A&M University ‑ проект по программе CRDF. За последние годы, благодаря реализации программы «Развитие », существенно улучшилась экспериментальная база нашей лаборатории в Казани, и в течение нескольких последних лет я преимущественно работаю в Казанском федеральном университете, провожу экспериментальные исследования, читаю лекции, веду практические занятия со студентами и аспирантом. В данный момент я нахожусь в заграничной командировке от Казанского университета, провожу совместные исследования по мёссбауэровской оптике. Наша лаборатория подала недавно заявку/проект «Мёссбауэровская оптика: управление фотонами, новые возможности исследования перспективных материалов» для участия в конкурсе по программе OpenLab , КФУ. Как понятно уже из названия проекта, мы планируем продолжить и расширить наши исследования и в сторону изучения перспективных материалов, которые будут синтезироваться в Казанском университете. Надеемся, что наш проект будет поддержан.

‑ Спасибо за интервью! Желаем вам новых удачных проектов!