本文關(guān)鍵詞：銣原子系綜中實(shí)現(xiàn)高性能拉曼量子存儲(chǔ)的實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 拉曼散射 量子存儲(chǔ) 相干反饋 高效率 高保真度 關(guān)聯(lián)

【摘要】：在量子信息和量子計(jì)算領(lǐng)域中,量子態(tài)的存儲(chǔ)和提取,也就是量子存儲(chǔ),一直是其中至關(guān)重要的部分。過去,人們通常在原子系綜或者類原子系綜介質(zhì)中進(jìn)行研究。目前,原子系綜在量子存儲(chǔ)領(lǐng)域同樣扮演者重要角色,因?yàn)樵酉稻C具有不可比擬的高耦合效率和可操控性等特性。具有高光學(xué)密度的原子系綜不僅能夠?qū)崿F(xiàn)量子態(tài)的制備,還能夠?qū)崿F(xiàn)高效的量子態(tài)轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)。因此具有高光學(xué)密度的原子系綜和光場的相互作用,一直以來受到人們的關(guān)注。經(jīng)過幾十年的研究,提出了許多能夠用于真正量子態(tài)存儲(chǔ)的高效率存儲(chǔ)方案,其中包括:電磁誘導(dǎo)透明存儲(chǔ),遠(yuǎn)共振拉曼存儲(chǔ),梯度光子回波存儲(chǔ),法拉第旋轉(zhuǎn)存儲(chǔ)方案等等。在這些原子系綜實(shí)現(xiàn)量子存儲(chǔ)的方案中,拉曼散射由于其高帶寬,高速,具有多摸存儲(chǔ)能力而受到關(guān)注。過去對原子系綜拉曼散射和拉曼存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)和理論進(jìn)行過大量的研究,也取得了一定的成果。雖然拉曼散射和拉曼存儲(chǔ)在理論上完全能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的量子過程,但是相比于上述其余幾種方案,在實(shí)驗(yàn)中一直未能真正實(shí)現(xiàn)。在這樣的背景下,我們重點(diǎn)研究了如何在銣87原子系綜中實(shí)現(xiàn)高效光與原子之間量子態(tài)的轉(zhuǎn)換。本文中利用高光學(xué)密度原子系綜拉曼效應(yīng)演示了光與原子間的態(tài)轉(zhuǎn)換,同時(shí)深入研究了高效轉(zhuǎn)換條件。利用前人的成果,我們進(jìn)行了如下研究:1.基于拉曼散射的關(guān)聯(lián)特性,我們研究了利用自發(fā)拉曼過程在原子系綜中寫入相位信息,并在隨后的讀取過程中實(shí)現(xiàn)光相位信息的讀取。實(shí)驗(yàn)中,我們利用一套簡單關(guān)聯(lián)系數(shù)探測實(shí)現(xiàn)自發(fā)拉曼信號隨機(jī)相位的過濾,將光相位信號寫入原子自旋波中。并且利用高階相位關(guān)聯(lián)測量從自旋波中提取存儲(chǔ)的相位信息,實(shí)現(xiàn)了光學(xué)相位的隨機(jī)編碼存儲(chǔ)和解碼提取。2.在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,我們進(jìn)一步利用拉曼散射中光與原子相互作用的關(guān)聯(lián)特性,重點(diǎn)研究了拉曼散射中影響提取效率的因素。實(shí)驗(yàn)中,我們研究了拉曼讀取過程中影響讀取效率的因素。特別的,我們發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)中自發(fā)寫入過程產(chǎn)生的多模效應(yīng)會(huì)對讀取效率的影響,并從理論上證明了模式對于拉曼讀取的重要性。3.在研究了模式的影響后,我們利用相干反饋機(jī)制實(shí)現(xiàn)了自發(fā)拉曼散射的模式清潔,并且實(shí)現(xiàn)了 90%的拉曼讀取效率。利用相干反饋機(jī)制產(chǎn)生的自發(fā)拉曼散射具有良好的空間特性,能夠保證高效的讀取和信息轉(zhuǎn)換。不僅如此,我們對比了正常的拉曼讀取過程和相干反饋拉曼讀取過程,發(fā)現(xiàn)相干反饋裝置不僅僅提高了讀取效率,還能夠降低系統(tǒng)噪聲,實(shí)現(xiàn)更好的關(guān)聯(lián)性。4.在實(shí)現(xiàn)了高效率原子自旋波信息讀取的基礎(chǔ)上,我們對高效遠(yuǎn)共振拉曼存儲(chǔ)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)上的研究。在拉曼存儲(chǔ)過程中,我們首次在實(shí)驗(yàn)上通過對控制光場的時(shí)間波形優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)原子系綜拉曼存儲(chǔ)的突破。實(shí)驗(yàn)上,我們不僅實(shí)現(xiàn)了高效的拉曼存儲(chǔ),還測量了弱光子條件下的無條件保真度,證明了我們的系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)真正的量子態(tài)存儲(chǔ)。5.在此基礎(chǔ)上,我們加入了相干反饋機(jī)制,在保證量子效率和量子保真度不變的情況下實(shí)現(xiàn)了帶反饋的拉曼存儲(chǔ)系統(tǒng)。這樣的量子存儲(chǔ)系統(tǒng)降低了通常拉曼存儲(chǔ)所需要的光強(qiáng)和原子密度的條件,對于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)量子存儲(chǔ)的實(shí)用化有著重要作用。這些研究工作對于實(shí)現(xiàn)高效高保真可實(shí)用化的量子信息轉(zhuǎn)換器件有著重要作用,有利于量子信息以及量子計(jì)算的實(shí)用化。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：O413;TP333

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;兩維拉曼成象[J];國外激光;1994年05期

2 趙金濤,張鵬翔,陳大鵬,張燕,路帆,謝虎,李虹;顯微拉曼技術(shù)對毒品檢測分析的研究[J];光譜學(xué)與光譜分析;1999年06期

3 陳勇,周瑤琪,章大港;幾種鹽水溶液拉曼工作曲線的繪制[J];光散射學(xué)報(bào);2002年04期

4 劉國志,趙金濤,徐存英,段云彪,張鵬翔;麻黃素和左旋咪唑顯微拉曼測試分析[J];光譜學(xué)與光譜分析;2002年02期

5 余向陽,黃群健,羅琦,李曉原,嚴(yán)以京;苯、吡啶及吡嗪分子的超拉曼和表面增強(qiáng)超拉曼光譜[J];紅外與毫米波學(xué)報(bào);2003年01期

6 張鼐;張大江;張水昌;張蒂嘉;;在-170℃鹽溶液陰離子拉曼特征及濃度定量分析[J];中國科學(xué)(D輯:地球科學(xué));2005年12期

7 劉照軍;陶亞萍;;拉曼光譜成像技術(shù)新進(jìn)展及其應(yīng)用[J];現(xiàn)代儀器;2009年05期

8 于剛,孫來成,華宣璋,何林濤;自行組裝激光拉曼分光計(jì)的微機(jī)化拉曼光譜圖的改善[J];光譜學(xué)與光譜分析;1987年04期

9 程光煦;陳坤基;夏樺;張維;張杏奎;儲(chǔ)浩玉;;薄膜無序材料微結(jié)構(gòu)的拉曼研究[J];光散射學(xué)報(bào);1992年02期

10 蔣毅堅(jiān),張鵬翔;古畫顏料鑒定的新技術(shù)──顯微拉曼探針[J];物理;1993年07期

中國重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 吳世法;劉琨;李亞琴;潘石;;蛋白質(zhì)組近場拉曼分子指紋分析技術(shù)[A];中國蛋白質(zhì)組學(xué)第三屆學(xué)術(shù)大會(huì)論文摘要[C];2005年

2 任斌;王喜;莊目德;;基于光纖拉曼的針尖增強(qiáng)拉曼光譜技術(shù)[A];第十四屆全國分子光譜學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

3 李發(fā)帝;段國韜;鄭偉;;偏振拉曼實(shí)驗(yàn)技術(shù)研究[A];第十七屆全國光散射學(xué)術(shù)會(huì)議摘要文集[C];2013年

4 樊海明;;金納米星的熒光和表面增強(qiáng)拉曼雙模態(tài)生物成像[A];第十七屆全國光散射學(xué)術(shù)會(huì)議摘要文集[C];2013年

5 李丹;李大偉;龍億濤;;基于循環(huán)電化學(xué)沉積和溶出法制備的新型表面增強(qiáng)拉曼活性基底[A];中國化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第04分會(huì)場摘要集[C];2010年

6 易潤芳;周曉東;胡繼明;;基于無修飾適配子的高靈敏拉曼探針檢測研究[A];中國化學(xué)會(huì)第十屆全國發(fā)光分析學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

7 張懷金;王繼揚(yáng);王正平;邵宗書;蔣民華;;幾種拉曼晶體的生長和性能研究[A];第14屆全國晶體生長與材料學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2006年

8 徐怡莊;孫文秀;陶棟梁;吳瑾光;宋增福;翁詩甫;許振華;徐端夫;徐光憲;;一種新的拉曼增強(qiáng)機(jī)理[A];第十二屆全國分子光譜學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2002年

9 張朝暉;王志剛;;超高真空拉曼光學(xué)顯微鏡及應(yīng)用研究[A];第十七屆全國光散射學(xué)術(shù)會(huì)議摘要文集[C];2013年

10 溫錦秀;張洪波;陳煥君;張衛(wèi)紅;陳建;;基于金-銀核殼納米棒柔性基底的表面增強(qiáng)拉曼技術(shù)[A];第十七屆全國光散射學(xué)術(shù)會(huì)議摘要文集[C];2013年

中國重要報(bào)紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 記者韋良俊;也拉曼水庫今日開工[N];阿勒泰日報(bào);2010年

2 記者 呂文婷;也拉曼水庫建設(shè)工地速描[N];阿勒泰日報(bào)(漢);2011年

3 蕭遙邋葉濱;讓奧運(yùn)會(huì)成為中國邁向“世界辦公室”的機(jī)會(huì)[N];第一財(cái)經(jīng)日報(bào);2007年

4 本報(bào)專稿 郭懿芝;希臘最年輕的總理卡拉曼利斯[N];世界報(bào);2007年

5 劉霞;拉曼激光能探出癌癥初發(fā)跡象[N];科技日報(bào);2010年

6 記者張輝;也拉曼水庫建設(shè)項(xiàng)目將正式簽約[N];阿勒泰日報(bào);2010年

7 記者 張彥莉　彭文明;也拉曼水庫加緊建設(shè)[N];新疆日報(bào)(漢);2011年

8 記者 郝靜;水庫改變也拉曼人生活[N];阿勒泰日報(bào)(漢);2010年

9 杜文杰;美利堅(jiān)防線堅(jiān)固嗎？[N];中國體育報(bào);2006年

10 記者 張愎　實(shí)習(xí)記者 張嵐;賽思·卡拉曼：未來20年股市可能“零回報(bào)”[N];第一財(cái)經(jīng)日報(bào);2011年

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1 沈洪斌;基于晶體受激拉曼散射的雙波長激光器與新型鈉黃光激光器研究[D];山東大學(xué);2015年

2 譚逸斌;覆膜微針尖與原位細(xì)胞拉曼檢測系統(tǒng)的研制[D];東南大學(xué);2015年

3 金懷洲;人體血清表面增強(qiáng)拉曼光譜檢測及在肺癌篩查中的應(yīng)用研究[D];中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所;2017年

4 郭進(jìn)先;銣原子系綜中實(shí)現(xiàn)高性能拉曼量子存儲(chǔ)的實(shí)驗(yàn)研究[D];華東師范大學(xué);2017年

5 阮華;在線拉曼分析系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與工業(yè)應(yīng)用[D];浙江大學(xué);2012年

6 徐洋;多波長皮秒受激拉曼激光的研究[D];北京工業(yè)大學(xué);2014年

7 蘇樂;拉曼散射技術(shù)在單細(xì)胞檢測中的應(yīng)用[D];武漢大學(xué);2013年

8 臧可;高階光纖拉曼放大器的特性研究[D];北京郵電大學(xué);2013年

9 李占龍;β-胡蘿卜素分子結(jié)構(gòu)有序性對拉曼散射截面影響的研究[D];吉林大學(xué);2009年

10 王煥茹;分子拉曼峰強(qiáng)中的電子結(jié)構(gòu)信息與激發(fā)振動(dòng)態(tài)共振的研究[D];清華大學(xué);2006年

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1 趙澤鋼;直拉硅單晶壓痕位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)[D];浙江大學(xué);2015年

2 朱莎;靜電相互作用的固相微萃取與表面增強(qiáng)拉曼聯(lián)用技術(shù)用于陰離子型污染物的現(xiàn)場檢測[D];山東大學(xué);2015年

3 李志成;表面增強(qiáng)拉曼光譜檢測β受體激動(dòng)劑的研究[D];廣西大學(xué);2015年

4 祁新迪;新型拉曼探針的制備及其在腫瘤標(biāo)志物檢測中的應(yīng)用[D];青島科技大學(xué);2015年

5 武艷英;表面增強(qiáng)拉曼信號放大傳感分析方法在重大疾病相關(guān)活性分子檢測中的應(yīng)用[D];青島科技大學(xué);2015年

6 鄭栓;拉曼活性銀基底的制備與表征[D];揚(yáng)州大學(xué);2015年

7 隋永濵;基于介孔二氧化鈦的拉曼生物傳感器的研究[D];青島科技大學(xué);2016年

8 李敬鈺;基于介孔二氧化鈦復(fù)合材料拉曼免疫傳感器的研究及介孔二氧化錫光電性質(zhì)初探[D];青島科技大學(xué);2015年

9 翟瀟墨;表面增強(qiáng)拉曼信號放大生物傳感方法在生物活性分子檢測中的應(yīng)用[D];青島科技大學(xué);2016年

10 陳晨;乙腈及乙腈—水二元體系的高壓拉曼研究[D];吉林大學(xué);2016年

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