Автореферат (Модовый анализ квантовой памяти на холодных и теплых атомных ансамблях)

PDF-файл Автореферат (Модовый анализ квантовой памяти на холодных и теплых атомных ансамблях) Физико-математические науки (47317): Диссертация - Аспирантура и докторантураАвтореферат (Модовый анализ квантовой памяти на холодных и теплых атомных ансамблях) - PDF (47317) - СтудИзба2019-06-29СтудИзба

Описание файла

Файл "Автореферат" внутри архива находится в папке "Модовый анализ квантовой памяти на холодных и теплых атомных ансамблях". PDF-файл из архива "Модовый анализ квантовой памяти на холодных и теплых атомных ансамблях", который расположен в категории "". Всё это находится в предмете "физико-математические науки" из Аспирантура и докторантура, которые можно найти в файловом архиве СПбГУ. Не смотря на прямую связь этого архива с СПбГУ, его также можно найти и в других разделах. , а ещё этот архив представляет собой кандидатскую диссертацию, поэтому ещё представлен в разделе всех диссертаций на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук.

Просмотр PDF-файла онлайн

Текст из PDF

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»На правах рукописиТихонов Кирилл СергеевичМодовый анализ квантовой памяти на холодных итеплых атомных ансамбляхСпециальность 01.04.05 – оптикаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург2015Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете.Научный руководитель:доктор физико-математических наук, доцентГолубева Татьяна ЮрьевнаОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук, профессорМоисеев Сергей Андреевич,Казанский национальный исследовательский технический университет им.

А.Н. Туполевакандидат физико-математических наукЛарионов Николай Владимирович,ФГАОУ ВО Санкт-Петербургский политехническийуниверситет Петра ВеликогоВедущая организация:Акционерное общество «Государственный оптический институт имени С. И. Вавилова» (г. СанктПетербург)2015 г. вна заседании диссертационноЗащита состоится « »го совета Д 212.232.45 по защите докторских и кандидатских диссертаций приСанкт-Петербургском государственном университете по адресу:198504, Санкт-Петербург, Петродворец, Ульяновская ул. 1,малый конференц-зал.С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке им.

М. ГорькогоСПбГУ по адресу: 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7/9.Диссертация и автореферат размещены на сайте www.spbu.ru.Автореферат разослан «»2015 года.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.232.45,доктор физ.-мат. наук, доцентСухомлинов В.С.Общая характеристика работыНастоящая работа посвящена теоретическому изучению протокола многомодовой быстрой резонансной квантовой памяти.Обычно под квантовой памятью в широком смысле понимают некоторыйфизический прибор, с помощью которого можно записать, сохранить и воспроизвести квантовую информацию с учетом всех ее существенных аспектов [1, 2].В частности, одним из таких аспектов, который в наибольшей степени характеризует отличие квантовой информации от классической, является то, что ееносителем выступает квантовое состояние физического объекта.

Это означает,что даже единичное измерение, произведенное над объектом, разрушит его состояние необратимым образом, и при этом в силу принципа запрета клонирования [3, 4] не существует никакой возможности приготовить его точную копию.Отсюда следует, что привычная для классической информации схема хранения,подразумевающая ее непосредственное считывание (т.е. измерение) уже на этапе записи, оказывается непригодной, поэтому для сохранения квантовой информации должна быть создана своего рода "линия задержки" , которая в идеалепозволила бы сохранять квантовую информацию сколь угодно долго.Сегодня наиболее перспективными носителями квантовой информации сточки зрения информационных и телекоммуникационных приложений являются импульсы света, и кажется вполне естественным и логичным использоватьдля их хранения, например, оптические резонаторы и волоконно-оптические линии задержки.

Однако из-за физических потерь, вызванных несовершенствомприборов, а также влиянием окружения (декогеренции), время хранения будетсущественным образом ограничено, поэтому широко изучается иной подход,предполагающий перенос квантового состояния светового импульса на квантовое состояние другой "долгоживущей" системы и обратно. В качестве такойсистемы могут выступать квантовые точки, дефекты в кристаллах, одиночныеатомы в оптических ловушках или, к примеру, атомные ансамбли. Последниеоказываются особенно удобными для сохранения квантовых гауссовских состояний, которые, как было показано в работе [5], обладают наибольшей возможнойинформационной емкостью.Квантовая память на атомных ансамблях может быть реализована рядом различных способов, каждый из которых базируется на определенном физическом процессе или типе взаимодействия атомов ансамбля с излучением.

Вкачестве наиболее известных выделяют протоколы квантовой памяти [1, 2], основанные на явлениях электромагнитной индуцированной прозрачности (EIT),квантового неразрушающего взаимодействия (QND), рамановского (или комбинационного) рассеяния, фотонного эха. Кроме них, сравнительно недавно были3предложены модели адиабатической [6] и быстрой резонансной квантовой памяти [7].

Последняя интересна тем, что позволяет реализовать широкополосныйквантовый информационный канал, отличающийся большой пропускной способностью, что очень важно с точки зрения квантовой информатики.Анализ того или иного протокола подразумевает изучение его работыв мысленных экспериментах по сохранению импульсов света с важными дляразнообразных приложений квантово-статистическими свойствами: например,сжатием или перепутыванием (entanglement). Для оценки работы квантовой памяти существуют различные критерии [1,2] такие, как верность (fidelity), эффективность (efficiency), время хранения, масштабируемость, спектральная ширина.Также особое внимание в последнее время уделяют многомодовости памяти, т.е.возможности увеличить общую пропускную способность за счет выделения набора независимых собственных мод, каждая их которых позволяет реализоватьотдельный информационный квантовый канал.

Стоит заметить, что последнийаспект требует к себе внимательного отношения, так как некоторые привычныепредставления о "механизмах" работы квантовой памяти, основанные на исследованиях, посвященных одномодовым протоколам [8], перестают действовать.Кроме того, при построении теоретической модели как правило прибегают ктем или иным приближениям, которые позволяют значительно упростить решение задачи, но при этом накладывают довольно серьезные ограничения нафизическую реализацию протокола. В частности, одним из таких приближенийявляется рассмотрение атомов без учета их движения, и, несмотря на то, что создать такие условия, при которых атомы можно считать неподвижными, вполневозможно, это требует серьезных усилий и больших затрат ресурсов.В соответствии с вышеизложенным всестороннее теоретическое исследование протокола многомодовой быстрой резонансной квантовой памяти представляется актуальной задачей.Целью данной работы является изучение способностей протокола многомодовой быстрой резонансной квантовой памяти к сохранению широкополосного неклассического света с учетом движения атомов.Для достижения этой цели были поставлены и решены следующие задачи:1.

Изучить имеющиеся работы по протоколу быстрой квантовой памяти и осуществить обобщение теоретической модели с учетом продольного движения атомной среды. Получить полное теоретическое описание характеристик такой модели в рамках аппарата квантовой электродинамики.2. Численно построить и проанализировать временные собственные модыполного цикла памяти для случая неподвижных атомов. Сравнить пропуск4ную способность квантового информационного канала, включающего в себя ячейку быстрой резонансной квантовой памяти, с каналом, включающимадиабатическую квантовую память.

Найти функции отклика среды, то естьпространственные профили распределения когерентности, отвечающие соответствующим временным собственным модам.3. Исследовать работу протокола быстрой резонансной квантовой памяти присохранении квадратурно-сжатого импульса света, полученного от реальногоисточника излучения (субпуассоновского лазера с захватом фазы), и сравнить степени сжатия импульса на выходе из ячейки с эффективностью егоработы, основываясь на анализе временных собственных мод.4. Исследовать работу протокола многомодовой квантовой памяти при сохранении перепутанных импульсов света, полученных от реального источникаизлучения (субпуассоновского лазера с захватом фазы), для случаев, когдаоба импульса сохраняются в двух одинаковых и двух разных ячейках памяти, и случая, когда сохраняется только один из этих импульсов.

Сделатьчисленные оценки сохранения перепутывания для рассматриваемого протокола.5. Численно рассчитать и проанализировать эффект "размывания" найденныхфункций отклика, вызванный продольным тепловым движением атомов, иэффективности полного цикла памяти для двух случаев, когда атомы находятся внутри магнито-оптической ловушки и ничто не мешает их свободному разлету, и случая, когда атомы находятся внутри замкнутой ячейки, врезультате чего устанавливается однородное распределение когерентностив процессе хранения.6. Оптимизировать протокол быстрой резонансной квантовой памяти с учетомпродольного теплового движения атомов и построить собственные функцииполного цикла памяти для того, чтобы найти временной профиль сигнального поля, который обеспечит наибольшую возможную эффективность.Основные положения, выносимые на защиту:1.

Обобщение модели быстрой резонансной квантовой памяти на случай теплового движения атомов демонстрирует сохранение света на квантовомуровне.2. Анализ мод Шмидта для протокола быстрой резонансной квантовой памятив случае неподвижных атомов иллюстрирует спектральную широкополосность собственных мод и фильтрующие свойства рассматриваемой моделипамяти.53. Протокол многомодовой быстрой резонансной квантовой памяти способенхорошо сохранять сжатые и перепутанные квантовые состояния света отреальных источников излучения таких, как субпуассоновский лазер с захватом фазы.4. Даже при значительных продольных смещениях атомов во время этапа хранения ячейка быстрой резонансной квантовой памяти способна работать вквантовом режиме.

Более того, квантовый характер памяти сохраняется ипри полном перемешивании атомов в ячейке.5. Различные временные профили мод обладают разной устойчивостью к тепловому движению атомов и могут сохраняться на квантовом уровне различное время.6. Протокол быстрой резонансной квантовой памяти для тепловых атомныхансамблей может быть оптимизирован путем поиска собственных функцийзадачи, включающих этап хранения.Научная новизна:1. Впервые была построена модель быстрой резонансной квантовой памяти сучетом продольного движения атомной среды.2. Были исследованы и проанализированы моды Шмидта для случая неподвижных атомов, а также рассмотрены возможности их использования длясоздания квантового информационного канала с большой пропускной способностью. Был обнаружен режим, при котором ячейка квантовой памятиобладает интересными фильтрующими свойствами.3.

Свежие статьи
Популярно сейчас
Зачем заказывать выполнение своего задания, если оно уже было выполнено много много раз? Его можно просто купить или даже скачать бесплатно на СтудИзбе. Найдите нужный учебный материал у нас!
Ответы на популярные вопросы
Да! Наши авторы собирают и выкладывают те работы, которые сдаются в Вашем учебном заведении ежегодно и уже проверены преподавателями.
Да! У нас любой человек может выложить любую учебную работу и зарабатывать на её продажах! Но каждый учебный материал публикуется только после тщательной проверки администрацией.
Вернём деньги! А если быть более точными, то автору даётся немного времени на исправление, а если не исправит или выйдет время, то вернём деньги в полном объёме!
Да! На равне с готовыми студенческими работами у нас продаются услуги. Цены на услуги видны сразу, то есть Вам нужно только указать параметры и сразу можно оплачивать.
Отзывы студентов
Ставлю 10/10
Все нравится, очень удобный сайт, помогает в учебе. Кроме этого, можно заработать самому, выставляя готовые учебные материалы на продажу здесь. Рейтинги и отзывы на преподавателей очень помогают сориентироваться в начале нового семестра. Спасибо за такую функцию. Ставлю максимальную оценку.
Лучшая платформа для успешной сдачи сессии
Познакомился со СтудИзбой благодаря своему другу, очень нравится интерфейс, количество доступных файлов, цена, в общем, все прекрасно. Даже сам продаю какие-то свои работы.
Студизба ван лав ❤
Очень офигенный сайт для студентов. Много полезных учебных материалов. Пользуюсь студизбой с октября 2021 года. Серьёзных нареканий нет. Хотелось бы, что бы ввели подписочную модель и сделали материалы дешевле 300 рублей в рамках подписки бесплатными.
Отличный сайт
Лично меня всё устраивает - и покупка, и продажа; и цены, и возможность предпросмотра куска файла, и обилие бесплатных файлов (в подборках по авторам, читай, ВУЗам и факультетам). Есть определённые баги, но всё решаемо, да и администраторы реагируют в течение суток.
Маленький отзыв о большом помощнике!
Студизба спасает в те моменты, когда сроки горят, а работ накопилось достаточно. Довольно удобный сайт с простой навигацией и огромным количеством материалов.
Студ. Изба как крупнейший сборник работ для студентов
Тут дофига бывает всего полезного. Печально, что бывают предметы по которым даже одного бесплатного решения нет, но это скорее вопрос к студентам. В остальном всё здорово.
Спасательный островок
Если уже не успеваешь разобраться или застрял на каком-то задание поможет тебе быстро и недорого решить твою проблему.
Всё и так отлично
Всё очень удобно. Особенно круто, что есть система бонусов и можно выводить остатки денег. Очень много качественных бесплатных файлов.
Отзыв о системе "Студизба"
Отличная платформа для распространения работ, востребованных студентами. Хорошо налаженная и качественная работа сайта, огромная база заданий и аудитория.
Отличный помощник
Отличный сайт с кучей полезных файлов, позволяющий найти много методичек / учебников / отзывов о вузах и преподователях.
Отлично помогает студентам в любой момент для решения трудных и незамедлительных задач
Хотелось бы больше конкретной информации о преподавателях. А так в принципе хороший сайт, всегда им пользуюсь и ни разу не было желания прекратить. Хороший сайт для помощи студентам, удобный и приятный интерфейс. Из недостатков можно выделить только отсутствия небольшого количества файлов.
Спасибо за шикарный сайт
Великолепный сайт на котором студент за не большие деньги может найти помощь с дз, проектами курсовыми, лабораторными, а также узнать отзывы на преподавателей и бесплатно скачать пособия.
Популярные преподаватели
Добавляйте материалы
и зарабатывайте!
Продажи идут автоматически
5288
Авторов
на СтудИзбе
417
Средний доход
с одного платного файла
Обучение Подробнее