Модель оптических солитонов в жидких кристаллах

Рассмотрены условия формирования в слое жидкого кристалла (ЖК) солитона для генерации пары фотонов в запутанном квантовом состоянии (бифотонов) при выполнении квантовых вычислений. Выполнена оценка геометрических размеров солитона, генерируемого импульсом оптического излучения, его динамики и стабильности с использованием знаний о физических параметрах жидкого кристалла и его нелинейно оптических свойств. В нематических ЖК можно реализовать одиночные солитоны с пространственным размером в несколько десятков микрометров и меньше, временем формирования от миллисекунд до десятков миллисекунд и временем существования от долей миллисекунды до сотен миллисекунд. Рассмотрена возможность перекрытия соседних в пространстве или времени оптических солитонов (или областей внутри слоя ЖК, в которых возникает индуцируемая полем световой волны деформация от последовательных световых импульсов). На этой основе можно «кодировать» запутанные состояния с высоким уровнем различения сигналов и осуществлять квантовые вычисления.

The conditions of soliton formation in a liquid crystal (LC) layer for generation of a pair of photons in an entangled quantum state (biphoton) during quantum calculations are considered. The geometrical dimensions of the soliton generated by a pulse of optical radiation, its dynamics and stability are estimated by using the knowledge of physical parameters as well as its non-linear optical properties of the liquid crystal. In nematic LCs, the realisation of single solitons with a spatial size of several tens of micrometers or even less is possible. The formation time of these solitons can be from fractions of a millisecond to tens of milliseconds, and their existence time ranges from fractions of a millisecond to hundreds of milliseconds. A possibility of overlapping of neighboring in space or time optical solitons (or regions inside the liquid crystal layer, in which the deformation is induced by the light wave field from successive light pulses) is considered. On this basis it is possible to "encode" entangled states with high distinction level of signal and to carry out quantum calculations.