Эффекты нелинейного взаимодействия электромагнитного поля с атомом, лежащие в основе базовых элементов оптической и квантовой информатики

• Автор: Трифанов, Александр Игоревич
• Шифр специальности: 01.04.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 115 с. : ил.

Оглавление
Введение
1 Нелинейные эффекты, лежащие в основе оптических и квантовых информационных технологий
1.1 Оптическая бистабильность и оптический гистерезис
1.1.1 Абсорбционная бистабильность
1.1.2 Дисперсионная бистабильность
1.2 Квантовая интерференция и эффекты атомной когерентности
1.2.1 Когерентное пленение населенности
1.2.2 Электромагнитно-индуцированная прозрачность
1.3 Эффекты взаимодействия квантовой системы с детектором
1.3.1 Детектирование квантовых состояний
1.3.2 Дискретная модель фотодетектирования
1.3.3 Наблюдение и детектирование
1.3.4 Характеристики информативности детектора
2 Оптическая бистабильность в случае двумодовой структуры обратной связи
2.1 Исследование оптической бистабильности
2.2 Уравнение Лиувилля и уравнения согласования
2.3 Устойчивость решений и область ОБ абсорбционного типа
2.4 Зависимости интенсивностей „вход - выход“

2.5 Приближение двухуровневого атома
2.6 Обсуждение
3 Эффекты атомной когерентности в М-схеме атомных уровней, взаимодействующей с электромагнитным полем
3.1 Оптические свойства среды с наведенной когерентностью
3.2 Модель взаимодействия. М-схема
3.3 Стационарный гамильтониан М-схемы
3.4 Стационарная матрица плотности М-схемы
3.5 Приближение Л - схемы
3.6 Режимы ЭМИП и приближение двухуровневой системы
3.7 Фазовое преобразование поляризационных состояний мод
3.8 Обсуждение
4 Условная эволюция квантовой системы, взаимодействующей с неидеальным детектором
4.1 Детектирование квантовых состояний электромагнитного поля
4.2 Параметризация неидеального детектора
4.3 Дискретная модель неидеального фотодетектора
4.4 Теорема Байеса и переоценка гипотез
4.5 Информативность неидеального измерения
4.6 Обсуждение
5 Контролируемое преобразование фазы состояний квантовых мод электромагнитного поля
5.1 Реализация квантовых вентилей в резонаторе
5.2 Гамильтониан в представлении взаимодействия
5.3 Условная эволюция состояний квантовых мод

5.4 Условное контролируемое преобразование фазы
5.5 Дополнение. Генерация перепутанных пар фотонов
5.6 Обсуждение и заключение
Заключение ЮО
Литература

Пусть рл - состояние атома в момент измерения. Тогда вероятность исхода эксперимента, описываемого случайной величиной £, будет равна:
Р(1) = ТгАрАЩ], (1.41)
Здесь Тга обозначает операцию взятия следа в пространстве атомных состояний. В результате, атом переходит в новое состояние Дд, которое является результатом действия некоторой квантовой операции (суперопертора) на исходное состояние рл-
РА = тгцлд (ы2)
Квантовая операция Л, соответствующая измерению с исходом £, вводится следующим образом:
ТгА [&£Ра] = Тга [рАЩ, (1-43)
Согласно первой теореме о представлении [101], действие данной операции может быть записано в виде:
НРА = У" МкрАМ}к, (1.44)

где ~ набор ограниченных операторов (трансформеров состояний)
Крауса:
Е М1М(*=Ч1=% (1-«)

Здесь Л| - супероператор, сопряженный Л. Используя выражения (1.45) и (1.40) найдем явный вид трансформеров Мк (индекс к в этом случае можно опустить):
мг = д) (д, = |е) (е|. (1.46)
Данные операторы полностью описывают процесс измерения и в случае идеального детектора имеют простой вид (1.46)