冷原子系綜內(nèi)單量子態(tài)相干操控.pdf

1、量子存儲是量子信息領(lǐng)域的重要組成部分，其在遠距離量子通信、光學(xué)量子計算、量子測量等眾多研究領(lǐng)域都有重要的應(yīng)用。近年來，量子存儲器的研究獲得越來越多的關(guān)注，在不同的體系中取得了許多重要的研究成果。從目前國內(nèi)外的研究成果來看，基于冷原子系綜的量子存儲器發(fā)展較為迅速，在長壽命高效率等綜合性能方面獲得長足發(fā)展。在冷原子系綜存儲器中，對單量子態(tài)的相干操控在提升存儲器性能、實現(xiàn)量子操控等方面有著重要的作用，而對這方面的實驗研究還需要進一步的發(fā)展。本

2、論文的主要工作就是對基于冷原子系綜量子存儲器內(nèi)自旋波相干操控的相關(guān)實驗研究。
　　我們首先利用拉曼雙光子躍遷技術(shù)，首次在基于系綜的量子存儲器中實現(xiàn)自旋回波技術(shù)來抑制自旋波退相干，將存儲器壽命提升至毫秒量級，并通過深入研究有限π脈沖精度引起的噪聲的分布，從實驗上彌合先前兩種理論預(yù)言的矛盾。接下來，由于自旋回波技術(shù)對回波脈沖的精度有非常高的要求，我們對上述方案進行了改進，利用雙光子拉曼躍遷將存儲的自旋波態(tài)翻轉(zhuǎn)至另外一個自旋波態(tài)，且將自

3、旋波的相位擦除，自旋波的退相干被凍結(jié)，將不同角度的存儲壽命提升一個量級，達到原子擴散引起的壽命極限，并且，由于該方案不涉及布居數(shù)的反轉(zhuǎn)，因此對π脈沖的精度要求不高，存儲器的量子品質(zhì)得到很好的保持(g2＞20)。另外，除了通過調(diào)控自旋波實現(xiàn)存儲壽命的增長，我們成功的結(jié)合拉莫爾進動和拉曼躍遷技術(shù)首次在冷原子系綜的量子存儲器中實現(xiàn)對存儲的單自旋量子比特的高保真度的任意旋轉(zhuǎn)操作，并成功實現(xiàn)了幾種特殊的單比特門操作。最后，我們利用駐波光場產(chǎn)生具有

4、空間分布的拉曼拉比振蕩的方法，在實驗上成功的驗證了一種高精度量子光刻方案的正確性，結(jié)合高分辨成像等一系列技術(shù)，成功突破衍射極限，在半個波長內(nèi)成功觀測到9條原子條紋，突破衍射極限9倍以上。同時，我們利用多脈沖結(jié)合的方式實現(xiàn)原子的局域化操作，最終觀測到的原子的寬度為駐波場半波長的1/7。
　　本論文中這些對自旋波的一系列操控，豐富了對原子系綜的量子存儲器中量子態(tài)相干操控的技術(shù)方法，提升了存儲器的綜合性能，對未來量子中繼、遠距離量子通信