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热原子系综中频率非简并的存储实验研究

孟祥栋  
【摘要】:量子信息科学是比较热门的研究领域,涉及量子光学和信息科学技术。随着量子信息科学的发展,量子信息网络更是引起了人们的广泛关注,其中量子中继器是实现量子信息网络建设的关键器件[1,2]。众所周知,光子的传播速度快,是量子态信息比较理想的携带者,而原子易于局限在空间某处是实现量子态存储的理想单元[3]。光与原子之间相互作用为光场的量子态与实物粒子量子态(自旋)的之间的相互传递提供了有效途径[4]。利用原子相干性导致的电磁感应透明效应(EIT)和Raman效应可以将光携带的信息存储在原子介质中。 本文主要在热原子系综中利用频率非简并人型三能级原子结构进行光信息存储实验研究。相对于冷原子系综而言,热原子系统的实验装置相对比较简单,利于实用化。另外通过给原子气室填充缓冲气体也可以延长原子的相干作用时间。在非简并能级结构中,原子的两基频频率相差较大,可以将弱的释放信号光和强的读出光有效地分离开。因此非简并三能级系统被广泛的应用于光场量子态的存储。在本文中我们利用原子相干效应在非简并能级结构中实现了光场存储释放的实验研究,具体内容如下: 1)具体介绍在∧型三能级结构中,利用光与原子相互作用导致的EIT效应[5],以及Raman过程实现光信号的存储。 2)实验过程中,我们首先利用饱和吸收技术实现全固态钛宝石激光器的频率锁定,在此基础上将钛宝石激光器和半导体激光器通过差频锁定技术实现两束相干光频率相差6.8GHz锁定,并研究在87Rb D1线热原子系综中两个不同的非简并∧型三能级结构中利用EIT效应实现了光信号的存储释放。 3)利用相干光双次穿过1.7GHz声光调制器的实验方案,得到满足双光子共振非简并∧型三能级系统的两束相干光,在85Rb热原子系综中进行远离共振的Raman相干存储的实验研究,实现了光信号的存储释放,并研究了存储效率随存储时间及单光子失谐量的变化关系。


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