Диссертация (1149654), страница 14
Текст из файла (страница 14)
В этом случае память при считывании переставляет сигналы местами.В общем случае, описанная последовательность действий делает возможнымвосстанавливать по требованию суперпозицию входных амплитуд. К примеру,если полная матрица преобразования ( ) выглядит также, как матрица преобразования на полупрозрачном светоделителе, входная последовательность двухсжатых в ортогональных квадратурах сигналов восстанавливается в виде двухимпульсов в перепутанном состоянии, см. рис. 5.2 и 5.3. С помощью преобразования общего вида можно симулировать многощелевой интерферометр, произвольным образом задерживая и перемешивая сигналы, с потерями, определяемыми эффективностью памяти.81Рисунок 5.3: Условная схема, поясняющая преобразование на рис. 5.2.
Процессзаписи эквивалентен светоделителю , на один из входов которогопоступает импульс света в сжатом состоянии (на второй вход – вакуумныефлуктуации), один из выходных каналов – коллективная спиновая волна.Коэффициент пропускания определяется эффективностью процессазаписи. На другую независимую спиновую волну при этом пишется сжатое вортогональной квадратуре состояние.
Свойства светоделителя BS определяютсявыбором комбинации опорных полей на этапе чтения: на данном рисунке онпредставляет собой полупрозрачную пластинку. Соответствующие комбинацииспиновых волн находятся в перепутанном состоянии. Коэффициентыпропускания пластинок определяются эффективностью процесса чтения,и эти пластинки связывают спиновые волны со световыми полями.82С точки зрения эксперимента полезно рассмотреть холодные ансамбли спространственной формой, отличающейся от простой модели, описанной нами.В этом случае вопрос об ортогональности коллективных спиновых волн становится сложнее. Для гауссового распределения атомов вдоль оси системы необходимы более сложные профили поля накачки, чем набор плоских волн с дискретными значениями z–проекции волновых векторов.
В качестве решения этойпроблемы может быть использована накачка в виде набора плоских волн с увеличенной разностью между –проекциями волновых векторов соседних волн.Это приведет к уменьшению перекрывания соответствующих спиновых волн поаналогии с частичным перекрыванием глауберовских когерентных состояний.83ЗАКЛЮЧЕНИЕВ работе предложены протоколы пространственно многомодовой квантовой памяти на основе высокодобротного резонатора. Построены динамическиеуравнения в представлении Гайзенберга, описывающие взаимодействие коллективного спина протяженного ансамбля атомов и резонаторного поля, возбуждаемого внешним пространственно многомодовым квантованным сигналом ограниченной длительности.Проанализированы процессы записи и чтения в подходе с согласованиемимпеданса: описан способ согласования временных форм сигнальных и опорных полей, произведены расчеты эффективности записи и чтения в зависимостиот длительности сигналов и номера пространственной моды, определено число мод, записываемых и считываемых с эффективностью выше 0.50.
Для этапазаписи произведено сравнение с подходом с обращением сигнала, для этапа считывания исследованы искажения формы сигнала в зависимости от длительностичтения и номера пространственной моды. Для этапа считывания также предложена процедура согласования фаз опорного поля и спиновой когерентности, чтопозволило найти дополнительные временные формы опорного поля, обеспечивающие считывание сигнала той же формы.Исследована адресуемость предлагаемой модели квантовой памяти засчет управления параметрами опорного поля: найдены два способа адресациидля разных геометрий сигнального и опорного полей.
Пространственная 2Dадресуемость обеспечивает считывание любой пространственной моды в требуемом направлении. Временная адресуемость, помимо возможности записи последовательности многомодовых импульсов света, позволяет реализовать унитарное преобразование квантованных амплитуд входных импульсов света.
По84следнее достигается за счет различной пространственной модуляции опорногополя (при боковом освещении) на этапах записи и чтения. Произведен анализвозможных преобразований и показано, что рассматриваемая модель квантовойпамяти способна работать как многощелевой интерферометр для разделенныхво времени импульсов света с возможностью изменять форму сигналов, их длительность и задержку между ними.Для основных характеристик квантовой памяти произведены численныерасчеты, учитывающие экспериментально достижимые параметры.85ЛИТЕРАТУРА1.
W.K. Wootters, W.H. Zurek. A single quantum cannot be cloned // Nature. –1982. – Vol. 299. – P. 802.2. D. Dieks. Communication by EPR devices // Phys. Lett. A. – 1982. – Vol. 92(6).– P. 271.3. C.H. Bennett, and G. Brassard. Quantum cryptography: Public key distributionand coin tossing // Proc. of IEEE Int. Conf. on Comput. Sys. and Sig. Proces. –Bangalor, India, 1984. – P. 175.4. C.H. Bennett, G. Brassard, C. Crepeau, R.
Jozsa, A. Peres, and W.K. Wootters.Teleporting an Unknown Quantum State via Dual Classical and EinsteinPodolsky-Rosen Channels // Phys. Rev. Lett. – 1993. – Vol. 70(13). – P. 1895.5. A. Einstein, B. Podolsky, and N. Rosen. Can quantum-mechanical descriptionof physical reality be considered complete? // Phys. Rev. – 1935. – Vol. 47.
–P. 777.6. J.S. Bell. On the Einstein-Podolsky-Rosen paradox // Physics. – 1964. – Vol. 1.– P. 195.7. D. Bouwmeester, J.-W. Pan, K. Mattle, M. Eibl, H. Weinfurter and A. Zeilinger.Experimental quantum teleportation // Nature. – 1997. – Vol. 390. – P. 575.8. X.-S. Ma et al. Quantum teleportation over 143 kilometres using active feedforward // Nature. – 2012. – Vol. 489.
– P. 269.869. H.-J. Briegel, W. Dur, J.I. Cirac, and P. Zoller. Quantum Repeaters: The Roleof Imperfect Local Operations in Quantum Communication // Phys. Rev. Lett. –1998. – Vol. 81(26). – P. 5932.10. Ю.И. Манин. Вычислимое и невычислимое // Сов. радио. – Москва. – 1980.11. D. Deutsch. Quantum theory, the Church-Turing principle and the universalquantum computer // Proc. Roy. Soc. A.
– London. – 1985. – Vol. 400. – P. 97.12. Quantum Computation and Quatum Information / M. Nielsen, I. Chuang – UK,Cambridge, Cambridge University Press, 2010.13. Principles of Quantum Computation and Information. Volume II: Basic Toolsand Special Topics / G. Benenti, G. Casati, G. Strini – Singapore, 2007.14. R. Raussendorf and H.J. Briegel. A One-Way Quantum Computer // Phys. Rev.Lett.
– 2001. – Vol. 86(22). – P. 5189.15. X.Maitre, E.Hagley, G.Nogues, C. Wunderlich, P. Goy, M.Brune, J.M. Raimond,and S. Haroche. Quantum Memory with a Single Photon in a Cavity // Phys.Rev. Lett. – 1998. – Vol. 79(4). – P. 769.16. T.B. Pittman, B.C. Jacobs, and J.D. Franson. Single photons on pseudodemandfrom stored parametric down-conversion // Phys. Rev. A. – 2002. – Vol. 66. –P.
042303.17. T.B. Pittman and J.D. Franson. Cyclical quantum memory for photonic qubits// Phys. Rev. A. – 2002. – Vol. 66. – P. 062302.18. K. Hammerer, A. S. Sorensen, and E. S. Polzik. Quantum interface between lightand atomic ensembles // Rev. Mod. Phys. – 2010. – Vol. 82. – P. 1041.19. A.I. Lvovsky, B.S.
Sanders, W. Tittel. Optical quantum memory // Nat. Photonics.– 2009. – Vol. 3. – P. 706.20. C. Simon et al. Quantum memories. A review based on the European integratedproject «Qubit Applications (QAP)» // Eur. Phys. J. D. – 2010. – Vol. 58. – P. 1.21. F. Bussieres, N. Sangouard, M. Afzelius, H. de Riedmatten, C. Simon and W.Tittel. Topical review. Prospective applications of optical quantum memories //J. Mod. Opt. – 2013. – Vol. 60(18). – P. 1519.8722. M. Fleischhauer, and M.D. Lukin. Dark-State Polaritons in ElectromagneticallyInduced Transparency // Phys.
Rev. Lett. – 2000. – Vol. 84. – P. 5094.23. D.F. Phillips, A. Fleischhauer, A.Mair, and R.L. Walsworth. Storage of Light inAtomic Vapor // Phys. Rev. Lett. – 2001. – Vol. 86. – P. 783.24. C. Liu, Z. Dutton, C.H. Behroozi, and L.V. Hau. Observation of coherent opticalinformation storage in an atomic medium using halted light pulses // Nature. –2001. – Vol. 409.
– P. 490.25. S.A. Moiseev and S. Kroll. Complete Reconstruction of the Quantum State ofa Single Photon Wave Packet Absorbed by a Doppler-Broadened Transition //Phys. Rev. Lett. – 2001. – Vol. 87. – P. 173601.26. G. Hetet, J.J. Longdell, M.J. Sellars, P.K. Lam, and B.C. Buchler. Multimodalproperties and dynamics of gradient echo memory // Phys. Rev. Lett. – 2008. –Vol. 101. – P.
203601.27. M. Afzelius, C. Simon, H. de Riedmatten, and N. Gisin. Multimode quantummemory based on atomic frequency combs // Phys. Rev. A. – 2009. – Vol. 79. –P. 052329.28. H. de Riedmatten, M. Afzelius, M. U. Staudt, C. Simon and N. Gisin. A solid-statelight-matter interface at the single-photon level // Nature. – 2008. – Vol.
456. –P. 773.29. A. E. Kozhekin, K. Molmer, and E. Polzik. Quantum memory for light //Phys. Rev. A. – 2000. – Vol. 62. – P. 033809.30. A. S. Sheremet, L. V. Gerasimov, I. M. Sokolov, D. V. Kupriyanov, O. S. Mishina,E. Giacobino, and J. Laurat.
Quantum memory for light via a stimulated offresonant Raman process: Beyond the three-level-scheme approximation // Phys.Rev. A. – 2010. – Vol. 82. – P. 033838.31. B. Julsgaard, J. Sherson, J.I. Cirac, J. Fiurasek, E.S. Polzik. Experimentaldemonstration of quantum memory for light // Nature. – 2004. – Vol. 432. –P. 482.8832. A.V. Gorshkov, A.
Andre, M.D. Lukin, and A.S. Sorensen. Photon storage in Λtype optically dense atomic media. II. Free-space model // Phys. Rev. A. – 2007.– Vol. 76. – P. 033805.33. X. Zhang, A. Kalachev, and O. Kocharovskaya. Quantum storage based oncontrol-field angular scanning // Phys. Rev. A. – 2013. – Vol. 87. – P. 013811.34. A.V. Gorshkov, A. Andre, M.D. Lukin, and A.S. Sorensen. Photon storage in Λtype optically dense atomic media. I. Cavity model // Phys. Rev. A. – 2007.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
