冷原子EIT介質(zhì)中的有效光量子存儲(chǔ).pdf

1、進(jìn)入21世紀(jì)以來,信息對人們生活的影響越來越大,人們對信息的要求也越來越高。更快捷、更安全,更可靠是人類對信息科學(xué)發(fā)展永恒的要求。量子計(jì)算機(jī)具有超快計(jì)算能力、量子密鑰具有絕對可靠的安全性,它們的這些特點(diǎn)將對國家的安全產(chǎn)生重要的影響,在軍事和民用方面具有很大的應(yīng)用前景,吸引越來越多科學(xué)家在量子信息科學(xué)領(lǐng)域作深入研究。
　　光信號(hào)的量子存儲(chǔ)是實(shí)現(xiàn)量子中繼器、進(jìn)行遠(yuǎn)距離量子通訊的工具[1-7]。高效率的量子存儲(chǔ)對大規(guī)模線性光學(xué)量子計(jì)算和

2、長距離量子通信具有重要的意義[3,7]。利用EIT動(dòng)力學(xué)過程,通過絕熱的控制耦合光的開關(guān),就可以實(shí)現(xiàn)量子信息在光場和原子之間的可逆?zhèn)鬟f,完成量子信息的存儲(chǔ)和釋放。如何實(shí)現(xiàn)高效率的量子存儲(chǔ)已成為量子信息科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[8]。
　　本文主要介紹了激光冷卻俘獲中性原子的原理以及我們實(shí)驗(yàn)室俘獲87Rb冷原子介質(zhì)磁光阱系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置。通過EIT動(dòng)力學(xué)過程在俘獲的87Rb冷原子介質(zhì)中實(shí)現(xiàn)了光信號(hào)的存儲(chǔ)與釋放。研究了冷原子 EIT介質(zhì)中光存

3、儲(chǔ)效率與再泵浦光強(qiáng)之間的關(guān)系,通過對比不同再泵浦光強(qiáng)下冷原子介質(zhì)的光學(xué)厚度及信號(hào)光的 EIT窗口,說明了光存儲(chǔ)效率隨再泵浦光強(qiáng)增加而下降的原因。本文主要介紹了以下內(nèi)容:
　　1、簡單介紹了冷原子物理學(xué)的發(fā)展背景,具體介紹了激光冷卻俘獲中性原子的原理及我們實(shí)驗(yàn)室俘獲87Rb冷原子介質(zhì)磁光阱系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)裝置。通過擴(kuò)大冷卻光光斑,提高其功率,我們俘獲的冷原子團(tuán)直徑約為5mm,數(shù)目約為109個(gè),溫度約為200uK。該冷原子團(tuán)為我們進(jìn)行光信號(hào)

4、存儲(chǔ)釋放實(shí)驗(yàn)提供了很好的原子介質(zhì)。
　　2、我們在制備好的87Rb冷原子介質(zhì)中完成了光信號(hào)的存儲(chǔ)與釋放。研究了信號(hào)光存儲(chǔ)效率隨冷卻系統(tǒng)中再泵浦光功率的變化關(guān)系。結(jié)果表明:當(dāng)再泵浦光低于一定強(qiáng)度時(shí),信號(hào)光存儲(chǔ)效率隨再泵浦光強(qiáng)度增大而增大,存儲(chǔ)效率最高達(dá)18％;當(dāng)再泵浦光超過這一強(qiáng)度時(shí),存儲(chǔ)效率開始降低。我們對比測量了兩個(gè)典型再泵浦光功率下冷原子介質(zhì)的光學(xué)厚度以及信號(hào)光的 EIT吸收窗口。當(dāng)再泵浦光功率提高時(shí),磁光阱俘獲的冷原子數(shù)目明