QuantumMemory for Retrieval of stored photons from -type atomic ensembles involving coupling of transverse modes

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.