项目名称: 基于原子自旋波实现多光束量子关联与存储的理论和实验研究

项目编号: No.11274225

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2013

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 杨希华

作者单位: 上海大学

项目金额: 85万元

中文摘要: 本课题利用电磁感应透明所产生的原子自旋波,从理论和实验上研究三个激光场(探测场、泵浦场和混频场)作用于铷85原子5S1/2(F=2)、(F=3)和5P1/2三能级而形成的3-∧和4-∧型能级系统中多光场的量子关联和存储效应。通过改变实验条件(铷泡温度、泵浦场光强或频率失谐),论证在该多能级系统中利用原子自旋波可实现多个Stokes和反Stokes场的量子关联与反关联,且原则上可拓展到任意多光场量子关联与反关联和纠缠的产生;其次,将对该能级系统中的探测场、Stokes和反Stokes场的量子存储特性及光学非线性增强效应进行研究,论证利用EIT可实现探测场、Stokes和反Stokes场的同时存储与再现以及非线性效应的显著增强。该课题为进一步研究多光场量子关联和存储提供了一种新的有效方案,可望在量子信息处理、多通道量子通信及量子网络等方面具有潜在的应用前景。

中文关键词: 量子关联与纠缠;原子自旋波;电磁感应透明;量子信息处理;量子相干控制

英文摘要: In this project, by using atomic spin wave produced through electromagnetically induced transparency (EIT), we theoretically and experimentally investigate quantum correlations and storage of multiple optical fields in a triple-Λ and quadruple-Λ-type system formed by applying the probe, coupling, and mixing fields to interact with the three levels 5S1/2 (F=2), 5S1/2 (F=3), and 5P1/2 of 85Rb atom. We first show that, by varying the experimental conditions, such as the sample temperature, intensity or detuning of the pump field, the generated multiple Stokes and anti-Stokes fields display strong quantum correlations and anti-correlations, and this scheme can,in principle, be extended to achieve the generation of quantum correlations and anti-correlations and entanglements of arbitrarily multiple optical fields via atomic spin wave. Next, we will study the quantum storage of the probe, Stokes, and anti-Stokes fields and optical nonlinear effects, and demonstrate that simultaneous storage and recover of multiple optical fields, and significant enhancement of nonlinear optical effects can be realized via EIT. The project provides a new and efficient way to further investigation on multipartite quantum correlations and storage, and may find potential application in quantum information processing, multi-channel quant

英文关键词: Quantun correlation and entanglement;Atomic spin wave;Electromagnetically induced transparency;Quantum information processing;Quantum coherent control

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