Автореферат (1145376), страница 2
Текст из файла (страница 2)
Ñ äðóãîé ñòîðîíû, êàê ïîòåíöèàëüíûå ýëåìåíòû êâàíòîâûõ âû÷èñëèòåëüíûõ ñèñòåì, ÿ÷åéêè ïàìÿòè äîëæíû îáåñïå÷èâàòü áûñòðóþ îáðàáîòêó èíôîðìàöèè, à çíà÷èò, îïåðèðîâàòü êîðîòêèìè èìïóëüñàìè.Ìåòîäû èññëåäîâàíèÿ, èñïîëüçóåìûå â ðàáîòå, âêëþ÷àþò îñíîâíûå ïîäõîäû êâàíòîâîé ýëåêòðîäèíàìèêè. Àíàëèç êâàíòîâî-ñòàòèñòè÷åñêèõ ñâîéñòâ íåêëàññè÷åñêîãî ñâåòàïðîâîäèòñÿ â îñíîâíîì íà ÿçûêå îïåðàòîðíûõ óðàâíåíèé Ãàéçåíáåðãà-Ëàíæåâåíà, óäîáíîì äëÿ äàëüíåéøåãî àíàëèçà èñïîëüçîâàíèÿ ïîëåé â èíôîðìàöèîííûõ ïðèëîæåíèÿõ.Ïîëóêëàññè÷åñêèå óðàâíåíèÿ ïîìîãàþò íàì îöåíèòü äèíàìèêó ñèñòåì.
Êðîìå òîãî ìûïîëüçóåìñÿ äèàãîíàëüíûìè ïðåäñòàâëåíèÿìè: ïðåäñòàâëåíèå Ãëàóáåðà îêàçûâàåòñÿ óäîáíûì äëÿ èçó÷åíèÿ ñòàòèñòèêè èçëó÷åíèÿ TROPO (ìû äåìîíñòðèðóåì åãî ïðåèìóùåñòâàïåðåä ïîëîæèòåëüíûì P -ïðåäñòàâëåíèåì äëÿ ýòîé çàäà÷è), à ïðåäñòàâëåíèå Âèãíåðà - äëÿîöåíêè ÷èñòîòû êâàíòîâûõ ñîñòîÿíèé.Íîâèçíà ðåçóëüòàòîâ èññëåäîâàíèÿ:• Âïåðâûå ïîñòðîåíà ïîëíîñòüþ êâàíòîâàÿ ìîäåëü ïîëóïðîâîäíèêîâîãî ëàçåðà íàêâàíòîâûõ ÿìàõ - âèêñåëà - ñ ó÷åòîì íàëè÷èÿ äâîéíîãî ëó÷åïðåëîìëåíèÿ è äèõðîèçìà â èçëó÷àþùåé ñðåäå.
Ïðîàíàëèçèðîâàíà êâàíòîâàÿ ñòàòèñòèêà èçëó÷åíèÿ äëÿäâóõ êîíôèãóðàöèé (ñîîòâåòñòâóþùèõ ðàçëè÷íîìó ñîîòíîøåíèþ ìåæäó ðåëàêñàöèîííûìè êîíñòàíòàìè), âñòðå÷àþùèõñÿ â ýêñïåðèìåíòàõ, â çàâèñèìîñòè îò ïàðàìåòðîâ ñðåäû, à òàêæå îò õàðàêòåðà åå âîçáóæäåíèÿ, è âûÿâëåíû óñëîâèÿ äëÿ íàáëþäå6íèÿ ïîëÿðèçàöèîííîãî ñæàòèÿ. Ïðîäåìîíñòðèðîâàíà íåñîñòîÿòåëüíîñòü ôåíîìåíîëîãè÷åñêîé ìîäåëè ïðè îïèñàíèè øóìîâ èçëó÷åíèÿ.• Âïåðâûå ïîñòðîåíà ìîäåëü òðåõìîäîâîãî íåâûðîæäåííîãî ïàðàìåòðè÷åñêîãî ãåíåðàòîðà ñâåòà, ðàáîòàþùåãî â íàäïîðîãîâîì ðåæèìå, ñ èíæåêöèåé âíåøíåãî ñëàáîãîïîëÿ â ñèãíàëüíóþ è õîëîñòóþ ìîäû. Íàéäåíà òðåõìîäîâàÿ ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ êâàçè-âåðîÿòíîñòè ÷èñëà ôîòîíîâ Ãëàóáåðà, à òàêæå êîâàðèàöèîííûå ìàòðèöû,ñîîòâåòñòâóþùèå ðàçëè÷íûì âàðèàíòàì íàáëþäåíèÿ.
Ïðîàíàëèçèðîâàíà ñïåêòðàëüíàÿ ÷èñòîòà ñèñòåìû. Îïðåäåëåíû óñëîâèÿ äëÿ íàèëó÷øåãî íàáëþäåíèÿ ýôôåêòîâñæàòèÿ è ïåðåïóòûâàíèÿ ìåæäó ìîäàìè.• Ïîñòðîåíà íîâàÿ ìîäåëü ñóáïóàññîíîâñêîãî ëàçåðà ñ çàõâàòîì ôàçû. Ïîêàçàíî, ÷òîóñëîâèå ïîäàâëåíèÿ äèôôóçèè ôàçû ñîãëàñóåòñÿ ñ òðåáîâàíèåì, íàêëàäûâàåìûì íàìîùíîñòü âíåøíåãî ñèíõðîíèçèðóþùåãî ïîëÿ, äëÿ ñîõðàíåíèÿ êâàíòîâûõ îñîáåííîñòåé èçëó÷åíèÿ.• Ïîñòðîåíà íîâàÿ ìîäåëü ïðîñòðàíñòâåííî ìíîãîìîäîâîãî ïèêñåëüíîãî èñòî÷íèêàíåêëàññè÷åñêîãî ñâåòà, ïðîÿâëÿþùåãî ïðîñòðàíñòâåííî-âðåìåííîå ñæàòèå.
Ïðåäëîæåí íîâûé ìåòîä äåòåêòèðîâàíèÿ ÿðêîãî ïðîñòðàíñòâåííî ìíîãîìîäîâîãî èçëó÷åíèÿ,ïîçâîëÿþùèé èçìåðÿòü êâàäðàòóðû ïîëÿ áåç èñïîëüçîâàíèÿ ñõåìû ãîìîäèííîãî ïðèåìà.• Ïðîòîêîë ïëîòíîãî êîäèðîâàíèÿ îáîáùåí íà ñëó÷àé ïðîñòðàíñòâåííî-ìíîãîìîäîâîãîêâàíòîâîãî êàíàëà ñâÿçè. Ðàññ÷èòàíà âçàèìíàÿ èíôîðìàöèÿ Øåííîíà äëÿ ïîòîêàêëàññè÷åñêèõ âõîäíûõ èçîáðàæåíèé â ïðîñòðàíñòâåííî-ìíîãîìîäîâîì êàíàëå.• Ïðîòîêîëû êâàíòîâîãî ïëîòíîãî êîäèðîâàíèÿ è êâàíòîâîé òåëåïîðòàöèè ñïåêòðàëüíî øèðîêîãî ñèãíàëà àïðîáèðîâàíû â ñõåìàõ ñ èñòî÷íèêàìè øèðîêîïîëîñíîãî ñæàòîãî ñâåòà.
Ïðåäëîæåíû è îöåíåíû àäåêâàòíûå ìåðû ðàáîòû ïðîòîêîëîâ.• Ïðåäëîæåíà íîâàÿ ìîäåëü êâàíòîâîé ãîëîãðàôè÷åñêîé ïàìÿòè äëÿ êîðîòêèõ èìïóëüñîâ íà îñíîâå àíñàìáëÿ Λ-àòîìîâ. Ïðîàíàëèçèðîâàíû ìåõàíèçìû ïîòåðü è âîçìîæíîñòè îïòèìèçàöèè ðàáîòû ñõåìû. Îöåíåíû ýôôåêòèâíîñòü è ÷èñëî ñîõðàíÿåìûõ ìîä.Ïîñòðîåíî îáùåå òåîðåòè÷åñêîå îïèñàíèå âçàèìîäåéñòâèÿ äëÿ ïðîèçâîëüíîãî çíà÷åíèÿ îòñòðîéêè óïðàâëÿþùåãî è ñèãíàëüíîãî ïîëåé îò ÷àñòîò ïåðåõîäîâ Λ-àòîìîâ,íà îñíîâå êîòîðîé ïðîàíàëèçèðîâàíû óñëîâèÿ ïðèìåíèìîñòè ðåçîíàíñíîé è ðàìà7íîâñêîé ìîäåëåé. Èññëåäîâàíà âîçìîæíîñòü ñîõðàíåíèÿ øèðîêîïîëîñíîãî ñæàòîãîñâåòà.
Îñíîâûâàÿñü íà àíàëèçå ñîáñòâåííûõ ìîä ñõåì ïàìÿòè, îöåíåíû âîçìîæíîñòèõðàíåíèÿ øèðîêîïîëîñíûõ ñèãíàëîâ.Ïîëîæåíèÿ, âûíîñèìûå íà çàùèòó. äèññåðòàöèè ðàññìàòðèâàþòñÿ òðè âçàèìíîïåðåñåêàþùèõñÿ è äîïîëíÿþùèõ äðóã äðóãà àñïåêòà, âàæíûõ äëÿ êâàíòîâîé îïòèêè èêâàíòîâîé èíôîðìàòèêè, à èìåííî, ãåíåðàöèÿ íåêëàññè÷åñêîãî ÿðêîãî ñâåòà, èñïîëüçîâàíèå åãî â êâàíòîâûõ êàíàëàõ ïåðåäà÷è è îáðàáîòêè èíôîðìàöèè, è õðàíåíèå (ñ ïîñëåäóþùèì âîñïðîèçâåäåíèåì) â ÿ÷åéêàõ êâàíòîâîé ïàìÿòè.Íà çàùèòó âûíîñÿòñÿ ñëåäóþùèå ïîëîæåíèÿ, îòíîñÿùèåñÿ ê ãåíåðàöèè íåêëàññè÷åñêîãî ñâåòà:1.
Íèçêîðàçìåðíûé ïîëóïðîâîäíèêîâûé ëàçåð (âèêñåë) ÿâëÿåòñÿ ýôôåêòèâíûì èñòî÷íèêîì ïîëÿðèçàöèîííî-ñæàòîãî ïî îòíîøåíèþ ê ïàðàìåòðó Ñòîêñà S1 ÿðêîãî ñâåòà,äàæå â óñëîâèÿõ äâóëó÷åïðåëîìëåíèÿ è äèõðîèçìà â èçëó÷àþùåé ñðåäå.2. Íåâûðîæäåííûé òðåõìîäîâûé ïàðàìåòðè÷åñêèé ãåíåðàòîð ñâåòà, ðàáîòàþùèé â íàäïîðîãîâîì ðåæèìå, ÿâëÿåòñÿ èñòî÷íèêîì ýôôåêòèâíî ñæàòûõ è ïåðåïóòàííûõ ñèãíàëüíîé è õîëîñòîé âîëí. Ïðè çíà÷èòåëüíîì ïðåâûøåíèè ìîùíîñòüþ íàêà÷êè ïîðîãîâîãî çíà÷åíèÿ, âîëíû îêàçûâàþòñÿ àìïëèòóäíî-ñæàòûìè íàïîëîâèíó ïî ñðàâíåíèþ ñ êîãåðåíòíûì ñîñòîÿíèåì. Ïðè íåáîëüøîì ïðåâûøåíèè, ñèãíàëüíàÿ è õîëîñòàÿâîëíû îêàçûâàþòñÿ â ïåðåïóòàííîì ñîñòîÿíèè, à âîëíà íàêà÷êè - â ôàçîâî-ñæàòîìñîñòîÿíèè.3.
Ñóáïóàññîíîâñêèé ëàçåð, ñèíõðîíèçèðîâàííûé äîñòàòî÷íî ñëàáûì êîãåðåíòíûìâíåøíèì ýëåêòðîìàãíèòíûì ïîëåì, îñòàåòñÿ ýôôåêòèâíûì èñòî÷íèêîì íåêëàññè÷åñêîãî ñâåòà, îäíàêî îáíàðóæèâàåò óæå íå ñóáïóàññîíîâñêóþ ñòàòèñòèêó, à àìïëèòóäíîå ñæàòèå, ïîñêîëüêó äèôôóçèÿ ôàçû îêàçûâàåòñÿ ïîëíîñòüþ ïîäàâëåííîé.4. Ïèêñåëüíûé èñòî÷íèê, ïîñòðîåííûé êàê ñîâîêóïíîñòü òî÷å÷íûõ èñòî÷íèêîâ ñæàòîãîñâåòà, ðàñïîëîæåííûõ ïåðèîäè÷åñêè â ïðîñòðàíñòâå íà íåêîòîðîé ïëîñêîñòè, ôîðìèðóåò ñâåò, ñæàòûé íå òîëüêî âî âðåìåíè, êàê îò èíäèâèäóàëüíîãî ïèêñåëà, íî è âïðîñòðàíñòâå, â ïîïåðå÷íîì ïî îòíîøåíèþ ê ðàñïðîñòðàíåíèþ ñâåòà íàïðàâëåíèè.Íà çàùèòó âûíîñÿòñÿ ñëåäóþùèå ïîëîæåíèÿ, îòíîñÿùèåñÿ ê èñïîëüçîâàíèþíåêëàññè÷åñêîãî ñâåòà â êâàíòîâûõ èíôîðìàöèîííûõ êàíàëàõ:85.
Ïðîñòðàíñòâåííî-ìíîãîìîäîâûé êâàíòîâûé èíôîðìàöèîííûé êàíàë îáåñïå÷èâàåòïàðàëëåëüíóþ ïåðåäà÷ó ìîä ñèãíàëà áåç äîáàâëåíèÿ êâàíòîâîãî øóìà â îáëàñòè ýôôåêòèâíîãî ñæàòèÿ, ÷òî ïðèâîäèò ê çíà÷èòåëüíîìó óâåëè÷åíèþ åãî èíôîðìàöèîííîéåìêîñòè ïî ñðàâíåíèþ ñ îäíîìîäîâûì.  îòëè÷èå îò êëàññè÷åñêîãî êàíàëà, â ýòîìñëó÷àå ìîæíî óêàçàòü îïòèìàëüíîå ñîîòíîøåíèå ìåæäó ïðîñòðàíñòâåííîé ïëîòíîñòüþ ýëåìåíòîâ ñèãíàëüíîãî èçîáðàæåíèÿ è øèðèíîé ïðîñòðàíñòâåííîãî ñïåêòðà ïåðåïóòûâàíèÿ, îáåñïå÷èâàþùåå ìàêñèìàëüíóþ åìêîñòü êàíàëà.
Ýòî çàêëþ÷åíèå ñäåëàíî èç àíàëèçà ñõåìû ïëîòíîãî êîäèðîâàíèÿ îïòè÷åñêîãî èçîáðàæåíèÿ.6. Ïðèìåíåíèå øèðîêîïîëîñíîãî ïî âðåìåííîé ïåðåìåííîé ñâåòà â ñõåìå ïëîòíîãî êîäèðîâàíèÿ ñóùåñòâåííî óâåëè÷èâàåò âçàèìíóþ èíôîðìàöèþ Øåííîíà, îáåñïå÷èâàÿâðåìåííîé ìíîãîêàíàëüíûé ïàðàëëåëèçì ïðè ïåðåäà÷å èíôîðìàöèè. Èñïîëüçîâàíèåøèðîêîïîëîñíîãî ñâåòà â ñõåìå òåëåïîðòàöèè ïîçâîëÿåò ïåðåäàòü øèðîêîïîëîñíûéñèãíàë ñ âåðíîñòüþ êàæäîé ìîäû çàìåòíî ïðåâîñõîäÿùåé êëàññè÷åñêèé ïðåäåë.Íà çàùèòó âûíîñÿòñÿ ñëåäóþùèå ïîëîæåíèÿ, îòíîñÿùèåñÿ ê ñîõðàíåíèþíåêëàññè÷åñêîãî ñâåòà â ÿ÷åéêàõ êâàíòîâîé ïàìÿòè:7. Äëÿ äîñòàòî÷íî ïëîòíîé òðåõóðîâíåâîé ñðåäû êâàíòîâàÿ øèðîêîïîëîñíàÿ ïàìÿòü(ïàìÿòü äëÿ êîðîòêèõ èìïóëüñîâ) ðåàëèçóåòñÿ íå ñòàòè÷åñêè, êàê â ñëó÷àå EITïàìÿòè, íî äèíàìè÷åñêè, ïîñêîëüêó ïðè òàêîì âçàèìîäåéñòâèè ñâåòà ñî ñðåäîé ýôôåêò "îñòàíîâêè"ñâåòà íå óñïåâàåò ðåàëèçîâàòüñÿ çàìåòíûì îáðàçîì.8.
Ýôôåêòèâíîñòü ïîëíîãî öèêëà øèðîêîïîëîñíîé ïàìÿòè ïðè îïòèìàëüíîì âûáîðåïàðàìåòðîâ çàäà÷è (ïðè ìèíèìàëüíûõ ïîòåðÿõ â ïðîöåññå çàïèñè) îêàçûâàåòñÿ áëèçêîé ê ñòà ïðîöåíòàì.9. Íàèëó÷øåå âîñïðîèçâåäåíèå êâàíòîâûõ ñâîéñòâ ñâåòà (ñæàòèå) äîñòèãàåòñÿ íåîáÿçàòåëüíî ïðè ìàêñèìàëüíîé ýôôåêòèâíîñòè ïàìÿòè, ÷òî ñâÿçàíî ñ îñîáåííîñòÿìè ìîäØìèäòà äëÿ ÿ÷åéêè ïàìÿòè.Äîñòîâåðíîñòü ïîëó÷åííûõ â äèññåðòàöèè ðåçóëüòàòîâ îáåñïå÷èâàåòñÿ òåì, ÷òî â îñíîâó âñåõ ðàñ÷åòîâ ïîëîæåíû àäåêâàòíûå êâàíòîâî-ìåõàíè÷åñêèå ìîäåëè, âñå ñäåëàííûåïðèáëèæåíèÿ è ïðåäïîëîæåíèÿ èìåþò ïîä ñîáîé ôèçè÷åñêèå îñíîâàíèÿ è íèêàêèå âîëþíòàðèñòñêèå øàãè íå äîïóñêàëèñü.
Äëÿ ðåøåíèÿ çàäà÷ ïðèìåíÿþòñÿ õîðîøî çàðåêîìåíäîâàâøèå ñåáÿ ìåòîäû êâàíòîâîé ýëåêòðîäèíàìèêè. Àíàëèç ðåçóëüòàòîâ, ãäå ýòî âîçìîæíî,9âêëþ÷àåò ñðàâíåíèå ñ òåîðåòè÷åñêèìè ðåçóëüòàòàìè äðóãèõ èññëåäîâàòåëåé. Çíà÷èòåëüíàÿ ÷àñòü ðàáîòû âûïîëíåíà â òåñíîì êîíòàêòå ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûìè ãðóïïàìè ÊëîäàÔàáðà è Ýëèçàáåò Äæàêîáèíî (Óíèâåðñèòåò Ïüåðà è Ìàðèè Êþðè, Ïàðèæ), ÷òî îòðàæåíî â ñîâìåñòíûõ ïóáëèêàöèÿõ.
Íàêîíåö, ïîëó÷åííûå ðåçóëüòàòû îáñóæäàëèñü íà íàó÷íûõñåìèíàðàõ ñ êîëëåãàìè, äîêëàäûâàëèñü äèññåðòàíòîì íà ïðåäñòàâèòåëüíûõ íàó÷íûõ êîíôåðåíöèÿõ, îïóáëèêîâàíû â âåäóùèõ ðîññèéñêèõ è çàðóáåæíûõ ðåöåíçèðóåìûõ æóðíàëàõ.Àïðîáàöèÿ ðåçóëüòàòîâ. Îñíîâíûå ðåçóëüòàòû äèññåðòàöèè èçëîæåíû â 19 ñòàòüÿõ[1-19], èç êîòîðûõ 17 - â æóðíàëàõ, âêëþ÷åííûõ â ñïèñîê ÂÀÊ, à òàêæå äîêëàäûâàëèñü íà ñëåäóþùèõ ìåæäóíàðîäíûõ êîíôåðåíöèÿõ: International Quantum ElectronicsConference, Ìîñêâà, 2002; International Conference on Quantum Optics, Ìèíñê, 2002, 2004,2006; Russian-French Laser Symposium, Ìîñêâà, 2003; Îïòèêà, Ñ.Ïåòåðáóðã, 2003, 2013;Ìåæäóíàðîäíûå ÷òåíèÿ ïî êâàíòîâîé îïòèêå, Ñ.Ïåòåðáóðã, 2003; Russian-French LaserPhysics Workshop for Young Scientists, 2004, 2006; Ôóíäàìåíòàëüíûå ïðîáëåìû îïòèêè, Ñ.Ïåòåðáóðã, 2004; Êâàíòîâûå èçìåðåíèÿ è ôèçèêà ìåçîñêîïè÷åñêèõ ñèñòåì, ã.
Âëàäèìèð, 2005; International Conference on Coherent and Nonlinear Optics (ICONO/LAT),Ñ.Ïåòåðáóðã, 2005; Ñåìèíàð ïàìÿòè Ä.Í.Êëûøêî, Ìîñêâà, 2005, 2007; Quantum Physicsand Communication, Äóáíà, 2005; ICO Topical Meeting on Optoinformatics/InformationPhotonics, Ñ.Ïåòåðáóðã, 2006; Coherent Control of the Fundamental Processes in Opticsand X-ray-Optics, Íèæíèé Íîâãîðîä, 2006; NATO Advanced Research Workshop "QuantumCommunication and Security Ãäàíüñê, 2006, 2009; Frontiers of nonlinear physics, ÍèæíèéÍîâãîðîä, 2007, 2010; International Laser Physics Workshop, Òðîíõåéì, 2008; InternationalWorkshop on High Dimensional Entanglement 2009, 2010, 2011; International Conferenceon Quantum Technologies, Ìîñêâà, 2011, 2013; Continuous Variable Quantum InformationProcessing, Êîïåíãàãåí, 2012; Central European Workshop on Quantum Optics, Ñèíàÿ, 2012;Conference on Squeezed States and Uncertainty Relations, Íþðåíáåðã, 2013.Ëè÷íûé âêëàä àâòîðà.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
