冷原子自旋波相干操控及玻色費(fèi)米簡(jiǎn)并混合氣制備.pdf

1、量子存儲(chǔ)是量子網(wǎng)絡(luò)、量子中繼、量子計(jì)算等量子信息處理的應(yīng)用中一個(gè)重要的組成部分，而基于冷原子系統(tǒng)的量子存儲(chǔ)是目前綜合性能表現(xiàn)最佳的存儲(chǔ)系統(tǒng)，已經(jīng)獲得一系列重要進(jìn)展。
　　本論文中的第一部分介紹的是利用雙光子拉曼躍遷對(duì)冷原子量子存儲(chǔ)中的自旋波進(jìn)行相干操控的研究。在實(shí)驗(yàn)上利用拉曼rephase過(guò)程成功抑制了自旋波的退相干，將存儲(chǔ)壽命提升了六倍，并且證明了讀出光的單光子性;這是首次驗(yàn)證可以利用自旋回聲技術(shù)在單量子水平上延長(zhǎng)自旋波存儲(chǔ)壽命

2、，并且彌合了之前的理論矛盾。另外，還演示了利用拉曼躍遷和拉莫爾進(jìn)動(dòng)在Bloch球中對(duì)自旋波量子比特進(jìn)行的任意旋轉(zhuǎn)和單比特門(mén)操作，其中繞x，y,z三個(gè)坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)之后的量子態(tài)保真度可以達(dá)到98.8％，而sigmax，sigmay,sigmaz以及Hadamard這四個(gè)單比特門(mén)操作的平均過(guò)程保真度為94.7％。最后，利用駐波光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的拉曼拉比躍遷演示驗(yàn)證了一個(gè)量子光刻的理論方案，并在實(shí)驗(yàn)中將原子條紋制備的分辨率提升到了光學(xué)駐波衍射極限的九倍以

3、上。
　　本論文中的第二部分主要描述了一套超冷玻色費(fèi)米混合氣體實(shí)驗(yàn)裝置的搭建，以及量子簡(jiǎn)并混合氣體的制備。這套實(shí)驗(yàn)裝置可以同時(shí)冷卻、裝載和蒸發(fā)Na和K這兩種堿金屬原子，同時(shí)對(duì)K原子的三種同位素也都可以工作。目前獲得的混合簡(jiǎn)并氣體中，Na23 BEC和K40費(fèi)米氣體的典型原子數(shù)大約都在十萬(wàn)左右，并且溫度約為0.4至0.5的費(fèi)米溫度。該超冷玻色費(fèi)米混合簡(jiǎn)并氣體的制備，為后續(xù)利用Feshbach共振和雙光子STIRAP過(guò)程產(chǎn)生絕對(duì)的振轉(zhuǎn)