QuantumMemory for Retrieval of stored photons from -type atomic ensembles involving coupling of transverse modes
نویسندگان
چکیده
in Danish Resumé på dansk Overordnet handler denne bacheloropgave om hvorledes kvantetilstanden for en lyspuls kan gemmes i, og senere udlæses fra, en gas af atomer, hvorved sidstnævnte fungerer som en kvantehukommelse. Dette hører ind under feltet kvanteoptik, som netop beskæftiger sig med lysets kvanteegenskaber, som de manifesterer sig i vekselvirkningen med atomer. Kvantehukommelse udgør en fundamental byggesten i mange kvanteinformationsteknologiske anvendelser, herunder kvantecomputeren, hvorfor arbejdet med at forstå denne komponents virkemåde, samt hvordan dens begrænsende faktorer bedst håndteres, er et vigtigt led i bestræbelserne på at konstruere effektive kvanteinformationssystemer. En kvantehukommelse baseret på en gas af atomer kan konstrueres på en række forskellige måder. Denne opgave beskæftiger sig med det tilfælde, hvor interaktionen mellem lys og atomer er bestemt ved en Hamiltonoperator af strålesplitter-typen. Dette tilfælde er allerede blevet analyseret i ganske stor detaljegrad i [3, 5], men til forskel fra disse studier vil udledningerne i denne opgave blive foretaget under antagelse af en cylindrisk symmetrisk fordeling af atomerne i gasskyen; en sådan antagelse medfører, at der forekommer kobling mellem forskellige transverse modes. Formålet med denne opgave er at arbejde hen imod en forståelse af, hvor høj grad af pålidelighed der kan opnås i forbindelse med udlæsning fra en kvantehukommelse af ovenfor beskrevne type. Mere specifikt vil et formelt udtryk for effektiviteten af udlæsning fra kvantehukommelsen blive udledt. Ud fra dette udtryk er det muligt at foretage en numerisk bestemmelse af systemets egenmodes og de respektive effektiviteter, hvormed de kan udlæses. I opgaven redegøres ydermere for den bagvedliggende kvantemekaniske formalisme og de approksimationer, der anvendes for at simplificere udledningerne.
منابع مشابه
Matter-Matter Entanglement for Quantum Communication
The distribution of entanglement between different parties enables quantum communication protocols, such as quantum key distribution or teleportation. Furthermore, control of entanglement between material systems is an essential capability for scalable architectures. This talk will focus on the experimental generation of such entanglement in different setups, in the regime of single photons or ...
متن کاملCoherent Transport of Single Photon in a Quantum Super-cavity with Mirrors Composed of Λ-Type Three-level Atomic Ensembles
In this paper, we study the coherent transport of single photon in a coupled resonator waveguide (CRW) where two threelevel Λ-type atomic ensembles are embedded in two separate cavities. We show that it is possible to control the photon transmission and reflection coefficients by using classical control fields. In particular, we find that the total photon transmission and reflection are achieva...
متن کاملAmillisecond quantummemory for scalable quantum networks
Scalable quantum-information processing requires the capability of storing quantum states1,2. In particular, a longlived storable and retrievable quantum memory for single excitations is of key importance to long-distance quantum communication with atomic ensembles and linear optics3–7. Although atomic memories for classical light8 and continuous variables9 have been demonstrated with milliseco...
متن کاملA Non-Demolition Photon Counting Method by Four-Level Inverted Y-Type Atom
The semi-classical model of atom-field interaction has been fully studied for some multilevel atoms, e.g. Vee, L, Cascade X , Y, and inverted Y and so on. This issue is developed into the full-quantum electrodynamics formalism, where the probe and coupling electromagnetic fields are quantized. In this article, we investigate the full-quantum model of absorption and dispersion spectrum of trappe...
متن کاملInterference of multimode photon echoes generated in spatially separated solid-state atomic ensembles.
High-visibility interference of photon echoes generated in spatially separated solid-state atomic ensembles is demonstrated. The solid-state ensembles were LiNbO(3) waveguides doped with erbium ions absorbing at 1.53 microm. Bright coherent states of light in several temporal modes (up to 3) are stored and retrieved from the optical memories using two-pulse photon echoes. The stored and retriev...
متن کامل