双通道原子相干性转移效率与拉曼单光子失谐的关系研究.pdf

《双通道原子相干性转移效率与拉曼单光子失谐的关系研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、量子光学学报18(1)：39～44．2012ActaSinicaQuantumOptica文章编号：1007—6654(2012)01—0039—06双通道原子相干性转移效率与拉曼单光子失谐的关系研究郑海燕，徐忠孝，刘海龙，武跃龙，李淑静，王海+(量子光学与光量子器件国家重点实验室，山西大学光电研究所，山西太原030006)摘要：研究了原子相干性在双通道间的转移效率与拉曼单光子失谐的关系。在冷原子四能级Tripod型系统中，首先利用EIT动力学过程将光信号存储在原子的一个记忆通道上。然后通过拉曼双光子过程，我们进行了原子记忆在两个通道问相干转移的研究，结果表明，在一定的

2、拉曼光强下，原子相干性在双通道问的转移效率随着拉曼单光子失谐发生变化，最大的转移效率可达到94％。关键词：光存储；拉曼双光子过程；原子记忆相干转移中图分类号：0431文献标识码：A探针光、写光，利用EIT动力学过程，将探针光存原子相干效应是近年来量子光学领域的一个储到原子的一个记忆通道上，通过拉曼双光子过研究热点。电磁感应透明(EIT)[1]、相干布局俘程对基态的原子相干性进行转移，使已经建立的获(CPT)[2]、拉曼双光子过程口]、自发辐射控制、原子记忆相干地被转移到另外一个记忆通道上，共振增强的非线性以及光量子存储都是基于原子再用读光将被转移的原子记忆信号释放出来，

3、对相干效应[4]。而量子信息和量子计算则需要对原其进行测量。观察在一定的拉曼光强下，原子记子相干性进行操控，拉曼双光子是两个通道间相忆转移效率随拉曼单光子失谐的变化关系。干性转移的一种有效手段。利用拉曼双光子过程就可以对原子记忆进行相干操控。1999年，哈佛大学的Hau等人在超冷Na原1利用拉曼双光子过程对原子记忆相干子BEC中，利用EIT效应将光脉冲的群速度减慢转移的理论分析至17m／s[5]。随后，他们在光减速的基础上，实现图1是我们采用的能级结构。其中(a)是进了光场信息在原子系综中的存储与可控释放[6]。行光存储的以型能级结构，在实验中，我们选择872005年，

4、Georgia工学院Kuzmich研究组在两个Rb原子D1线的5n，F’一1，m一0作为激发远距离的EIT介质中实现了单光子存储和释态，5S导，F一1，m一±l和5S毒，F一2，m一1作放[7]。拉曼双光子过程中原子记忆相干转移是在为基态，首先通过光泵浦将原子布局数制备到态光存储的基础上进行的研究。本文中我们研究了b十>上。探针光和写光均为左旋圆偏振光，分拉曼单光子失谐对原子相干转移效率的影响。别作用在5S{，F一1，m一1到5P昙，F7—1，m一我们在87Rb冷原子团中，通过光泵浦将原子制备到单一zeeman子能级上，选择合适圆偏振的0和5S喜，F一2，m—l到5P{

5、。F7=1，m一0的跃迁上，这样形成一个典型的A型EIT(1b+>一收稿日期：2011—11—22基金项目：国家重点基础研究发展计划(2010CB923100)；高等学校博士学科点专项科研基金(20060108002)；国家自然科学基金‘(10874106，60821004，10904086)；山西省青年科技研究基金(2010021003)作者简介：郑海燕(1986一)，女，山西运城人，在读硕士，主要从事量子光学与量子信息的研究。E—mail：200922607020@mail．SXH．cn十通讯作者：wanghai@SXU．edu．cn量子光学学报e>一Is>)。我们

6、在这个A型结构中进行光存储，读光作用在5S善，F一2，m一1到5P喜，F7—1，m将探针光存储到Ib十>和ls>两个基态的相干叠一0的跃迁上，如果态Ib十>上存在原子布局数，加态肪十，上。(b)是通过拉曼双光子过程对原子也就是说通道p6．：存在相干性，这时读出的光信布局数转移的示意图。左旋圆偏振拉曼光和右旋号为左旋圆偏；如果态Ib·>上存在原子布局数，圆偏振拉曼光作用在相对于5S丢，F一1到5n，这时读出的光信号为右旋圆偏。我们通过对读出F’一1的正失谐△处，通过拉曼双光子过程，原子的左旋，右旋光信号进行测量来确定相干性的转布局数在态Ib+>和态Ib·>之间进行转移。同

7、移效率。下面我们对双通道原子相干性转移(图时原子相干性也在两个通道p6．，和D，。之间进行(b))进行理论分析。转移。(c)图描述对两个记忆通道的读出过程。‰)

8、6t)(a)(b)(c)图1能级结构图87RelevantlevelsinRbD1lineFig．1energy系统的哈密顿量H—H。+Hi，其中H。为(3)式代人(4)式，并通过旋波近似得：本征态的哈密顿量，Hi代表系统的相互作用哈(麓‘一豇2一Cee一边‘(5)密顿量。C_+一确+C。e一也。(6)表达式分别为：H。一‰6·Ib·><6+I+如6十I6十><6十I+C—i(n