冷原子EIT介质中正交偏振光场存储的实验研究

摘要

量子通信是新兴的科研领域，具有安全保密的特性，倍受科学家的关注。2001年，Duan等人提出DLCZ方案[1]，建立量子节点之间信息传输，需要通过量子纠缠交换，实现远距离的量子通信。在此过程中，需要具有高效率且长寿命的光量子记忆作为基础[1,2]。
　　基于电磁感透明效应能够实现光场的存储。科学家长期致力于提高量子记忆的存储效率和存储寿命。但是磁场波动会引起原子自旋波退相干效应，影响存储寿命。为了解决这个问题，本文通过在原子上施加导向磁场将塞曼能级分开，消除磁敏感自旋波对存储寿命的影响，存储寿命得以提高。研究了施加在原子上的导向磁场强度与存储寿命之间的关系。这个工作为下一步开展纠缠光场的长寿命存储提供了研究基础。下面介绍本文的具体工作：
　　（1）介绍了电磁感应透明效应（EIT）概念、激光俘获原子技术[3]，详细介绍了用于制备87Rb原子团的MOT系统，包括原理、光路以及高光学厚度的意义。改进了实验系统，优化了MOT系统，增大了介质的光学厚度，MOT系统中的光路利用光纤进行传输，缩短了光路，使系统更稳定。简化了实验系统中的滤波器，用5个厚度为7.5mm,反射率为90％标准具组成的新滤波系统替换原来的18个滤波器系统。减小了信号光损耗，系统更容易维护。
　　（2）基于电磁感应透明效应进行了光场的存储。用态制备的方法使原子的初始态在特殊的塞曼子能级上[4]，实现了光场的两个正交偏振态在一个原子系综中的存储。进一步研究了导向磁场强度与原子存储寿命之间的关系。逐步增大导向磁场的磁场强度，测量了相应导向磁场强度下的光信号的存储寿命。随着导向磁场的强度增大，磁敏感自旋波相对于磁不敏感自旋波的存储权重逐渐减小，光信号的存储寿命逐渐增大。实验结果显示，当导向磁场强度为12.5G时，存储寿命可达到1.5ms。

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第一章 绪论

1.1电磁感应透明（EIT）效应

1.2 EIT介质的光减速效应

1.3 基于EIT介质的光学存储

1.4 本文主要内容

第二章 87Rb冷原子介质的制备

2.1 激光俘获原子的背景介绍

2.2光与原子相互作用

2.3磁光阱

2.3.1磁光阱工作原理

2.3.2 磁光阱中的光路

2.3.3 光学厚度

2.4 小结

第三章 87Rb冷原子介质中光学存储的实验研究

3.1冷原子介质中光信号存储与释放的实验研究

3.1.1 实验原理

3.1.2 实验装置：

3.1.3导向磁场强度与存储寿命的关系

3.2 实验系统的改进

3.3本章小结

第四章 用于冷原子存储实验中的电路

4.1磁场电流开关

4.2.光开关电路

4.3单光子探测器中的保护电路

4.4本章小结

全文总结与展望

参考文献

硕士期间发表的学术论文

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