Пространственно многомодовая квантовая память для оптических изображений

• Автор: Васильев, Денис Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 109 с. : ил.

Содержание
Введение
Обзор литературы
1. Квантовая память
2. Границы классической и квантовой памяти
Глава 1. Взаимодействие многомодового света с ансамблем.поляризованных атомов
1.1. Распространение и дифракция света в свободном пространстве
1.2. Эффективный гамильтониан и уравнение распространения
1.3. Решение уравнений эволюции
Глава 2. Тонкая квантовая голограмма
2.1. Развитие полевых и атомных переменных
2.2. Верность записи - считывания без использования сжатых состояний
2.3. Оптимизация верности квантовой памяти
Глава 3. Тонкая голограмма с использованием обратной связи
3.1. Введение
3.2. Запись и считывание с использованием обратной связи
Глава 4. Объемная квантовая голограмма
4.1. Однопроходная объемная голограмма с пространственным разрешением
4.2. Оценки практической реализуемости
Заключение

Литература
Приложение А. Об эффективном гамильтониане для спиновой подсистемы и нерезонансной лазерной волны
Приложение Б. Пространственные флуктуации плотности атомов
Приложение В. Матрица корреляции усредненных квадратурных амплитуд сжатого света
Приложение Г. Средняя верность на пиксел

Введение
Актуальность работы. Данная работа посвящена теоретическому исследованию пространственно многомодовой квантовой памяти для оптических изображений. Тема данной работы принадлежит новой, недавно развившейся области физики - теории квантовой информации. Предметами ее исследования являются вопросы квантовых вычислений, квантовых компьютеров, квантовой телепортации и квантовой криптографии, проблемы деко-геренции.
Квантовая память является существенной частью многих квантовых информационных протоколов, таких как квантовые повторители, распределенные квантовые вычисления, квантовые сети. В последнее время был предложен ряд подходов к проблеме квантовой памяти, основанных на использовании для хранения квантовой информации атомных ансамблей: это квантовое неразрушающее взаимодействие ((N0), электромагнитно индуцированная прозрачность (Е1Т), рамановское взаимодействие в Л-схемах и фотонное эхо. Современный обзор по различным реализациям квантового интерфейса можно найти в работе [1]. Многомодовая квантовая память находится в центре внимания текущих исследований вследствие ее потенциала в увеличении емкости хранимой квантовой информации, что необходимо например для масштабируемого оптического квантового компьютера [2] и эффективных квантовых повторителей [3].
Среди работ по проблеме многомодовой квантовой памяти, следует отметить [4], в которой рассматривается фазово-согласованное считывание в обратном направлении из памяти рамановского типа и памяти на основе Е1Т. Достигается хранение нескольких частотно-кодированных кубитов в одном атомном ансамбле. Также была предложена градиентная память на основе фотонного эха для нескольких частотно-кодированных мод [5].

наблюдаемые, сглаженные по площадкам усреднения, много большим £$/, где д/»5*7 ~ 7г/(],[,./ При распространении сглаженного таким образом сигнального поля в слое, дифракционное размытие его деталей много меньше их поперечного размера, и дифракцией можно пренебречь. В решениях для амплитуд атомного момента положим со&(Ьд2/2к) = 1, зт(1/д2/2/с) = 0, что значительно упрощает их вид.
В отсутствие дифракции можно принять, что атомный слой является сколь угодно тонким, и ввести двумерную плотность амплитуд атомного момента (р), такую что
В этом случае, взятие интеграла по 2 в полученных уравнениях не составляет труда. Введем атомные переменные усредненные по продольной координате
Обмен состояниями между светом и атомами для тонкого слоя выглядит следующим образом
Упрощенные уравнения для тонкого слоя и полный циклы записи-считывания для тонкой квантовой голограммы обсудим в следующей главе.
М2, р) = й(г)Мр)-
(1.27)

(1.29)
(1.30)
(1.31)
(1.32)