Автореферат (1149833), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Это соответствует эксперименту [13]. На рис. 3 представлены квадратыдвух первых функций отклика в зависимости от среднего смещения атомов Δ(среднее смещение атомов определено как Δ = , где – время хранения и – наиболее вероятная продольная скорость атомов) : a) и b) – случайΔ = 0 (неподвижные атомы); c) и d) – случай Δ = 2 (1/5 длины ячейки);e) и f) – случай Δ = 10 (вся длина ячейки). Уже отсюда видно, что перваямода оказывается более устойчивой к тепловому движению, чем вторая. Количественным описанием получившихся зависимостей служит рис. 4, на которомприведена эффективность в зависимости от Δ.
Синяя кривая показывает, какменяется эффективность для 1-ой моды памяти в зависимости от Δ. Фиолетовая — для 2-ой. Пунктирной кривой показан предел, после которого памятьперестает быть квантовой (для гауссовых сигналов). Поскольку Δ = ,то, зафиксировав наиболее вероятную продольную скорость (т.е. фактическитемпературу ансамбля), мы можем судить о временах хранения сигналов с определенным профилем, на которых память работает в квантовом режиме. Видно,что для первой моды примерно в 10 раз превышает для второй.Кроме того, решив задачу оптимизации, нам удалось существенно увеличить эффективность протокола в случае продольного теплового движения атомов. Для этого мы включили в ядро интегрального преобразования полного цикла этап хранения (, ′ ) → (, ′ ; Δ), а затем поставили и решили задачу напоиск его собственных функций и собственных значений.
В результате мы на15Рисунок 4: Эффективности памяти от среднего смещения атомов на этапе хранения Δ .Синяя кривая соответствует 1 (); фиолетовая – 2 (). Пунктирная кривая – квантовыйпредел = 50%.шли оптимальный профиль сигнального поля, отвечающий первой собственнойфункции нового ядра, и получили для среднего смещения атомов Δ = 2 эффективность 1 = 94%(до оптимизации 1 = 87%) и для Δ = 10 эффективность1 = 74%(до оптимизации 1 = 55%).Вторая рассмотренная нами конфигурация представляет собой атомы, находящиеся внутри замкнутой ячейки длиной при комнатной температуре, чтоотвечает эксперименту [14].
Ячейки покрыты антирелаксационным покрытием,благодаря которому не происходит распад когерентности при соударении атомовсо стенками. В результате теплового перемешивания устанавливается однородное распределение когерентности, и вся информация о временном профиле сигнального поля теряется, поэтому мы рассмотрели только первую моду Шмидта,т.к. ей соответствует 100% эффективность записи. На выходе мы получили оченьвысокую эффективность (1 = 82%), т.е. память осталась квантовой.В заключении приведены основные результаты работы:1. В главе 2 диссертации мы обобщили модель быстрой резонансной квантовой памяти на случай продольного теплового движения атомов, решивсистему уравнений Гейзенберга для подансамбля атомов, движущихся какцелое с продольной скоростью , и в главе 5 продемонстрировали сохранение света на квантовом уровне, рассчитав эффективность полного цикладля каждой собственной моды ячейки памяти.2.
В главе 3 для случая неподвижных атомов была поставлена и решена задачана поиск собственных функций (мод Шмидта) и собственных значений ядраинтегрального преобразования полного цикла, которое связывает сигнальное поле на входе в ячейку памяти при записи и восстановленное сигнальное поле при считывании из нее. Проанализировав моды Шмидта, мы проиллюстрировали спектральную широкополосность квантового информационного канала, включающего в себя ячейку памяти, которая оказалась при16мерно в 4 раза больше, чем для канала с адиабатической квантовой памятью, а также обнаружили фильтрующие свойства рассматриваемой моделипамяти, позволяющие получить как минимум два независимых квантовыхинформационных канала с помощью всего лишь одной ячейки. Для учетапродольного теплового движения на этапе хранения, который мы провелив главе 5, были построены функции отклика среды.
Найденные функцииотклика соответствуют пространственному распределению когерентности,которое устанавливается в процессе записи, когда на вход ячейки подается сигнальное поле с обращенным временным профилем, совпадающим содной из мод Шмидта.3. В главе 4 мы рассмотрели сохранение широкополосного импульсаквадратурно-сжатого света, а также сохранение квантового перепутываниямежду двумя отдельными импульсами. В качестве реального источникамногомодового излучения мы выбрали субпуассоновский лазер с захватомфазы.
Для анализа сохранения сжатия мы проследили за спектрами сжатия сигнального импульса на входе и выходе из ячейки, а перепутываниеоценили с помощью критерия Дуана. Мы показали, что протокол многомодовой быстрой резонансной квантовой памяти способен хорошо сохранятьсжатые и перепутанные квантовые состояния света. При этом перепутывания между импульсами сохраняется лучше в случае, когда их записывают вдве одинаковые ячейки памяти, чем в случае, когда ячейки разные или однаиз них вовсе отсутствует.4. В главе 5 мы рассмотрели, что происходит с пространственным распределением когерентности в результате продольного теплового движения атомов на этапе хранения и показали, что даже при значительных продольныхсмещениях атомов в свободном пространстве ячейка быстрой резонанснойквантовой памяти способна работать в квантовом режиме. Более того, квантовый характер памяти сохраняется и при полном перемешивании атомоввнутри замкнутой ячейки.
Также было обнаружено, что различные временные профили мод обладают разной устойчивостью к тепловому движениюатомов и могут сохраняться на квантовом уровне различное время. Решивзадачу оптимизации, нам удалось существенно увеличить эффективностьпротокола в случае продольного теплового движения атомов. Для этого мывключили в ядро интегрального преобразования полного цикла памяти этапхранения, а затем поставили и решили задачу на поиск его собственныхфункций и собственных значений, т.е.
нашли оптимальный профиль сигнального поля.17Список цитируемой литературы1. K. Hammerer, A.S. Sorensen and E.S. Polzik. Quantum interface between light andatomic ensembles // Rev. Mod. Phys. 2010. Vol. 82. P. 1041–1093.2. A.I. Lvovsky et al. Optical quantum memory // Nat. Phot. 2009. Vol. 3. P. 706-714.3. W.K. Wootters, W.H. Zurek. A Single Quantum Cannot be Cloned // Nature. 1982.Vol. 299. P. 802-803.4. D. Dieks.
Communication by EPR devices // Physics Letters A. 1982. Vol. 92(6).P. 271-272.5. V. Giovannetti, A.S. Holevo, R. Garcı́a-Patrón. A Solution of Gaussian OptimizerConjecture for Quantum Channels // Comm. Math. Phys. 2015. Vol. 334(3).P. 1553-1571.6. A.V. Gorshkov et al. Photon storage in Λ-type optically dense atomic media. II.Free-space model // Phys. Rev. A. 2007. Vol. 76. P. 033806.7. T. Golubeva et al. High-speed spatially multimode atomic memory // Phys.
Rev.A. 2011. Vol. 83. P. 053810.8. A.V. Gorshkov et al. Photon storage in Λ-type optically dense atomic media. I.Cavity model. // Phys. Rev. A. 2007. Vol. 76. P. 033804.9. C.M. Caves. Quantum limits on noise in linear amplifiers // Phys. Rev. D. 1982.Vol. 26(8). P. 1817.10. N. Sangouard et al. Quantum repeaters based on atomic ensembles and linearoptics // Rev. Mod. Phys. 2011.
Vol.83. P. 33.11. Ю.И. Манин. Вычислимое и невычислимое // Сов. Радио Москва. 1980.12. K. Samburskaya et al. Quadrature Squeezing in an Isolated Pulse of Light // Opt.Spectr. 2012. Vol. 113(1). P. 86-95.13. L. Veissier et al. Reversible optical memory for twisted photons // Optics Letters.2013. Vol. 38. Issue 5. P. 712-714.14. J. Borregaard et al. Room temperature quantum memory and scalable singlephoton source based on motional averaging // arXiv:1501.03916 [Quant-ph]. 2015.18.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
