מה אני חוקר – 3.11 – תמונת קלישקו ולמה pump shaping עובד

 בפוסטים הקודמים הסברנו את הרעיון של pump shaping, וראינו את התוצאות מהמעבדה. באופן כללי האינטואיציה שלנו לא טובה כל כך בלהבין מה יקרה לקורלציות בין פוטונים, ויותר קל לנו לחשוב על סתם לייזר והעצמה שלו.

מסתבר שקיימת תמונה אנלוגית בה במקום לחשוב על קורלציות בין זוגות פוטונים אפשר לחשוב על ניסוי קלאסי עם לייזר. בתמונה זו מדידה של העצמה של הלייזר תיתן לנו את אותה התוצאה כמו מדידה של הקורלציות בין הפוטונים. לתמונה קוראים תמונת קלישקו, והיא הולכת ככה (ראו איור למטה):

התמונה הקוונטית ה"אמיתית" היא שבתהליך לא ליניארי נוצרים לי בגביש זוג פוטונים, כל פוטון מתקדם לכיוון אחר, עובר בדרך כל מיני דברים, ובסוף אנחנו מודדים את הקורלציות ביניהן עם שני גלאי פוטונים בודדים. מסתבר שאם את אחד מהגלאים נחליף במקור לייזר, את הגביש נחליף במראה, ואת הגלאי השני הסורק נחליף במצלמה, אז התמונה שנצלם במצלמה תהיה בדיוק מה שנראה אם היינו מודדים את הקורלציות! תחת תנאים מתאימים מדובר ממש בזהות מתמטית.

בניסוי שלנו אז זוגות הפוטונים עוברים דרך משהו שמדמה אטמוספירה טורבולנטית, ובתמונת קלישקו אפשר לחשוב מה יקרה לפוטון אדום שמתחיל מגלאי אחד, עובר דרך האטמוספירה, פוגע בגביש ו*עובר שוב* דרך האטמוספירה, ובסוף מגיע למצלמה. מדידת הקורלציות שקולה למדידת עצמה של פוטון אדום שעבר *פעמיים* דרך האטמוספירה.

אנחנו יודעים שצבירת פאזה הולכת כמו e^ikL, וגם שמשימור תנע אז סכום מספרי הגל של שני הפוטונים האדומים שווה למספר הגל של הפוטון הכחול של הpump. השורה התחתונה היא שבמדידה של קורלציות אז סופרים את צבירת הפאזה של *שני הפוטונים*, והפאזה ששניהם צוברים ביחד זהה לפאזה בנצברת על ידי הפוטון הכחול. לכן הקורלציות בין הפוטונים האדומים עוברים את אותו תהליך פיזור כמו האור הכחול של הpump, ולכן ביצוע אופטימיזציה על הpump מתקן גם את הקורלציות בין הפוטונים האדומים. מגניב מאוד!