Автореферат (1149653)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждениевысшего образования«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»На правах рукописиВетлугин Антон НиколаевичПРОСТРАНСТВЕННО МНОГОМОДОВАЯКВАНТОВАЯ ПАМЯТЬ ДЛЯ ЗАДАЧКВАНТОВОЙ ИНФОРМАЦИИСпециальность 01.04.05 – оптикаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание учёной степеникандидата физико-математических наукСанкт-Петербург2016Работа выполнена в Санкт-Петербургском государственном университете.Научный руководитель:доктор физико-математических наук, профессорСоколов Иван ВадимовичОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наук, профессорКазаков Александр Яковлевич,Высшая Школа печати и медиатехнологий, СанктПетербургский университет промышленных технологий и дизайнакандидат физико-математических наукШеремет Александра Сергеевна,ФГАОУ ВО Санкт-Петербургский национальныйисследовательский университет информационныхтехнологий, механики и оптикиВедущая организация:ФГБУН Казанский физико-технический институтим.

Завойского Казанского научного центра РАНЗащита состоится «26» мая 2016 г. в 15:00 на заседании диссертационного советаД 212.232.45 по защите докторских и кандидатских диссертаций при СанктПетербургском 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 «»2016 года.Ученый секретарьдиссертационного совета Д 212.232.45,доктор физ.-мат. наук, доцентСухомлинов В.С.Общая характеристика работыЗа последние 25-30 лет было достигнуто новое понимание роли информации в квантовой механике.

Были предложены протоколы, использующие существенно квантовые свойства систем микромира: рабочими «инструментами»этого раздела науки служат суперпозиционные и перепутанные состояния, принцип неопределенности и теорема о запрете клонирования, редукция волновойфункции при измерении и так далее. В то же время за последнюю четверть векабыл достигнут огромный прогресс в экспериментальной физике – прогресс, позволивший перейти к практическому воплощению идей квантовой информации.Были проведены успешные эксперименты по квантовой криптографии, квантовой телепортации, квантовым вычислениям. Физики научились работать с единичными квантовыми объектами – атомами, ионами, фотонами и пр.

В то жевремя ведутся успешные эксперименты по переводу в квантовые состояния таких мезообъектов, как атомные ансамбли и механические мембраны.Одним из наиболее активно развивающихся направлений квантовой теории информации и квантовой оптики является направление, изучающее квантовую память. Квантовая память либо является необходимым элементом квантовых протоколов, либо может существенно их улучшить. В «традиционном»понимании квантовая память представляет из себя устройство, которое позволяет записывать, хранить и воспроизводить квантовое состояние, не разрушая его.Наиболее широко исследуется оптическая квантовая память, в которой квантовое состояние оптического поля отображается на степени свободы вещества,хранится в них, а затем вновь переносится на оптическое поле.

Предложеныи продемонстрированы схемы памяти на спиновой подсистеме атомных ансамблей, на неоднородно уширенных электронных переходах примесных кристаллов, на одиночных частицах. Используются варианты взаимодействий, различающиеся соотношением частоты и скорости изменения управляющего и сигнального полей и частот переходов в атомах [1]: электромагнитно индуцированнаяпрозрачность, квантовое неразрушающее взаимодействие, резонансное и нерезонансное комбинационное (рамановское) рассеяние, а также различные вариантыфотонного эха в средах с неоднородным уширением. Использование резонатора позволяет увеличить эффективную оптическую толщину и, соответственно,позволяет использовать оптически тонкие среды.Расширенные схемы квантовой памяти также могут использоваться длясоздания неклассических состояний.

Существующие протоколы позволяют создавать сжатые состояния коллективных переменных света и вещества и перепутанные состояния между спиновой когерентностью атомной среды и импульсомсвета. При этом спиновая когерентность может быть считана в более поздний3момент времени. Перспективным направлением является применение квантовойпамяти для преобразования квантовых состояний: для увеличения эффективности протоколов требуется не только создавать и хранить состояния, но и преобразовывать их на этапе хранения или считывания.Экспериментальные достижения в области квантовой информации позволяют рассчитывать на создание полноценной квантовой памяти в ближайшеевремя. Поэтому актуальным становится вопрос усовершенствования и ускорения работы памяти.

В этих целях разрабатываются протоколы многомодовойквантовой памяти – многомодовой во временной, частотной или пространственной областях. Пространственно многомодовый тип квантовой памяти имеет топреимущество, что за один цикл обрабатывается массив квантовых состояний,переносимых одним импульсом света. В безрезонаторной конфигурации параллельная квантовая память обсуждалась для случая квантового неразрушающеговзаимодействия, в вариантах резонансного быстрого и адиабатического режимовзаписи в лямбда–схеме атомных уровней, в режиме нерезонансного рамановского рассеяния для попутной геометрии управляющего и сигнального полей,а также для неколлинеарной геометрии объемной квантовой голограммы. Экспериментально было продемонстрировано хранение пространственно многомодового света на квантовом уровне [2, 3].

Есть несколько работ, посвященныхпараллельной квантовой памяти в резонаторе, [4].Настоящая работа является развитием идей пространственно многомодовой квантовой памяти. Предлагаемая модель памяти, основанная на нерезонансном взаимодействии ансамбля спин-поляризованных атомов с полем высокодобротного резонатора, возбуждаемого пространственно многомодовым квантованным импульсом света, до сих пор не была изучена. В работе производитсяоценка основных параметров предлагаемой модели памяти в режимах записи ичтения квантовых изображений, в том числе записи и чтения последовательности квантовых изображений в одну ячейку квантовой памяти. Особый акцент делается на исследовании возможностей адресуемого чтения как в пространственной, так и во временной областях.

Изучается работа рассматриваемой квантовойпамяти в режиме унитарного преобразования квантованных амплитуд последовательности импульсов света.Целью диссертационной работы является предложение и теоретическоеисследование параллельной квантовой памяти в резонаторной конфигурации ивозможностей ее применения в протоколах квантовой информации.Основными направлениями исследования явились:1. Развитие теории объемной квантовой голограммы в присутствии высокодобротного резонатора в подходе Гайзенберга в параксиальном приближении для задач квантовой информации.42. Поиск подходов к эффективным записи и считыванию поперечно многомодовых квантованных импульсов света ограниченной длительности.3. Изучение возможностей пространственной и временной адресуемости впредлагаемой модели квантовой памяти.4.

Исследование возможностей предлагаемой модели квантовой памяти дляуправляемого унитарного преобразования квантованных амплитуд последовательности импульсов света.Основные положения и результаты, выносимые на защиту:1. Предложенные новые квантово–оптические схемы реализуют расширенныепротоколы квантовых голограмм на основе пространственно протяженныхатомных ансамблей в оптическом резонаторе.2.

Оптимизация процессов записи и чтения света в резонаторной квантовойпамяти в подходе с согласованием импеданса позволяет эффективно записывать и считывать пространственно многомодовые квантованные импульсы света.3. Управление параметрами опорного поля позволяет осуществить адресуемое чтение квантованных сигналов в протоколах квантовой информации:достигается пространственная 2D-адресуемость либо пространственновременная 2D-адресуемость.4.

Предложенная модель квантовой памяти позволяет реализовать квантовоинформационные протоколы, основанные на унитарном управляемом преобразовании амплитуд последовательности квантованных сигналов.Научная новизна:1. Предложены новые протоколы квантовых голограмм на основе пространственно протяженных ансамблей спин–поляризованных атомов в высокодобротном оптическом резонаторе.2. Для новых протоколов квантовой памяти построены динамические уравнения в представлении Гайзенберга, описывающие эволюцию коллективногоспина атомного ансамбля и взаимодействующего с ним резонаторного поля,возбуждаемого внешним поперечно многомодовым сигналом.3.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации