Doktoranci Wydziału Fizyki UW pod kierunkiem dr hab. Wojciecha Wasilewskiego z Centrum Optycznych Technologii Kwantowych (QOT) skonstruowali i przetestowali optyczny teleskop czasowy zbierający sygnały przez okres kilkudziesięciu mikrosekund.

Optyczny teleskop czasowy pozwala na jednoczesny odbiór i analizę wielu blisko leżących zakresów częstotliwości optycznych (kanałów). Skonstruowany przez doktorantów teleskop pozwala rozdzielać sygnały optyczne tak bliskie w częstotliwości jak stacje radiowe UKF FM (0,1MHz). Dotychczas istniejące teleskopy czasowe uzyskują milion razy mniejszą rozdzielczość.

Teleskop opracowany na UW może rejestrować sygnały emitowane przez systemy bazujące nie tylko na ciałach stałych, ale też na gazach atomowych, pojedynczych jonach czy układach optomechanicznych, co dotychczas było niemożliwe. Nowy teleskop przekracza tysiąckrotnie możliwości spektrometrów optycznych, które zazwyczaj nie pozwalają na jednoczesny odbiór więcej niż jednego kanału. Uzyskanie tak dużej rozdzielczości z wykorzystaniem konwencjonalnych metod wymagałoby użycia światłowodu o długości zbliżonej do obwodu orbity Saturna.

Takie rezultaty uzyskano dzięki odpowiedniemu zaprogramowaniu pamięci kwantowej skonstruowanej przez twórców teleskopu.

W nowym teleskopie jego twórcy zastosowali transformatę Fouriera, którą uzyskali metodą sygnałów optycznych. Jest ona odwracalna, dzięki czemu poszczególne odbierane kanały są zupełnie niezależne, co jest ważne w niektórych protokołach komunikacyjnych korzystających z wielu kanałów jednocześnie.

Opracowany schemat może zostać zastosowany jako odbiornik w protokołach przesyłania informacji kwantowej, docelowo na przykład w kryptografii kwantowej, gdzie wykorzystanie wielu kanałów podnosi prędkość przesyłu. Innym potencjalnym zastosowaniem jest odbieranie danych z bardzo odległych satelitów nadających sygnały optyczne. Odbiornik może być też użyty do realizacji wyrafinowanych schematów kodowania optycznego w celu podniesienia prędkości odbioru zakodowanej informacji.

Prace zespołu obejmowały rozbudowę układu optycznego, weryfikację współdziałania podzespołów w szeregu pomiarów testowych, opracowanie koncepcji nowego eksperymentu poprzez symulacje teoretyczne, dopasowanie parametrów do rzeczywistego eksperymentu, poszukiwanie reżimu, w którym nowy schemat działa jak najlepiej oraz ostateczne pomiary i wykreślenie otrzymanych wyników w syntetycznej formie, odpowiadającej modelom teoretycznym.

Efekty swojej pracy twórcy teleskopu opublikowali w czasopiśmie naukowym „Optica”. Prace były prowadzone w Laboratorium Pamięci Kwantowych przy udziale dwóch doktorantów, magistranta i doktora, przy wsparciu kierownika laboratorium, na unikalnej w skali świata pamięci kwantowej, skonstruowanej w całości na Uniwersytecie Warszawskim. Zespołowi pomagają też dwaj studenci elektroniki.