Gradient Echo Memoria Quantum en Warm Atómica Vapor

El objetivo general de este procedimiento es el almacenamiento y la recuperación de un pulso de luz en un vapor de rubidio caliente utilizando gradientes de campo magnético. Esto se logra utilizando primero moduladores electroópticos y cavidades ópticas para generar haces de luz a las frecuencias requeridas para la absorción de ramen en vapor de rubidio. El segundo paso es utilizar moduladores ópticos para dar forma a los pulsos que se almacenarán en la memoria, así como ajustar la frecuencia del haz de control que permite la absorción del ramen.

A continuación, los pulsos de luz se almacenan en una celda de rubidio cuya absorción se amplía espacialmente mediante un gradiente de campo magnético longitudinal. El paso final es invertir el gradiente magnético para revertir la evolución de la coherencia atómica, recordando así los pulsos de luz almacenados a través de un proceso de eco de fotones. En última instancia, la detección de homoddy se utiliza para medir las características del eco de fotones recordado.

La principal ventaja de esta técnica de nuestros métodos existentes es que tiene la mayor eficiencia demostrada. La naturaleza única de dominio de la memoria significa que el componente de frecuencia de los pulsos de luz se puede almacenar a lo largo de una celda de gas. A continuación, la memoria se puede utilizar para la manipulación espectral de una luz de almacenamiento.

Prepárese para el experimento haciendo a medida dos resonadores de anillo. Seleccione un cilindro hueco de aluminio a granel para el espaciador de la cavidad. Este cilindro mide unos 25 centímetros de longitud.

Prepare dos espejos planos con idéntica reflectividad en las tapas de los extremos, móntelos en un extremo del espaciador de la cavidad con un mecanizado cuidadoso. Los espejos no necesitan ser pegados.

A continuación, coloque una junta tórica en una tapa de extremo para el extremo opuesto del espaciador de la cavidad. Coloque un espejo curvo de máxima reflectividad en la junta tórica. Coloque un actuador eléctrico de piso en el espejo y monte la tapa del extremo en el espaciador de la cavidad, comprima los elementos de la tapa del extremo en el espaciador de la cavidad para permitir un accionamiento rápido del espejo del extremo.

Ahora comienza a trabajar en el aparato de memoria. Use una celda larga aquí, 20 centímetros con ventanas recubiertas antirreflectantes que contengan rubidio 87 mejorado isotópicamente, junto con 0.5 tor de gas tampón de criptón, use una celda envuelta en el cable calefactor no magnético para experimentos. La celda de memoria representada en verde en este esquema estará encerrada en tres solenoides concéntricos.

Hay dos solenoides internos idénticos con un paso variable diseñados para crear un campo magnético que varía linealmente. Están montados de manera que los gradientes de los campos respectivos se opongan entre sí. El cambio entre los solenoides invierte los gradientes en el conjunto atómico y obliga a la reactivación del pulso óptico y la recuperación de la luz de la memoria.

El tercer solenoide exterior producirá un campo magnético de CC para elevar la degeneración de los niveles XEOMIN. Para hacer los solenoides internos, use simulaciones para determinar la espiral de paso variable requerida e imprima su gráfico. Envuelva la parcela alrededor de un tubo de PVC para proporcionar una guía para enrollar el cable.

Las bobinas deben diseñarse para evitar efectos de borde y tener campos principalmente longitudinales. Después de envolver y ensamblar los tres solenoides, protéjalos magnéticamente con dos capas de metal mu. El experimento utiliza un láser monomodo ajustado cerca del rubidio D, una línea a 795 nanómetros.

Controle la frecuencia mediante el uso de un divisor de haz y haga brillar un haz a través de una celda calentada que contiene una proporción isotópica natural de rubidio. Observe la dispersión cerca de la resonancia usando una cámara dune la frecuencia en aproximadamente 1,5 gigahercios por encima de la transición F igual a dos a F prima igual a dos para obtener la frecuencia aproximada del haz de control. A continuación, a lo largo de la ruta óptica, utilice un divisor de haz para formar un control y un haz de sonda.

El haz de la sonda continúa a través de un electromodulador acoplado a fibra y una de las cavidades del anillo. Utilice el modulador electroóptico acoplado a fibra impulsado por una fuente de microondas de 6,8 gigahercios para desafinar el haz de la sonda del control. Elimine las bandas laterales bloqueando la cavidad del anillo en la resonancia con una banda lateral positiva de 6,8 gigahercios.

El siguiente divisor de haz dirige el haz de sondeo a un modulador óptico kuo para permitir un control preciso de su frecuencia e intensidad. El modulador se acciona con un gaussiano modulado para producir un pulso de luz fino para su almacenamiento en la célula. Dirija el haz de sondeo para que se transmita a través de una segunda cavidad de anillo.

Bloquee la cavidad a la frecuencia del haz de sondeo utilizando un haz de bloqueo auxiliar inyectado en el modo inverso de la cavidad. Vuelva a combinar el haz de la sonda y el haz de control en el espejo de salida de la cavidad donde se refleja el haz de control Antes de que ingresen a la celda de memoria, ajuste la sonda recombinada y los haces de control para que tengan una polarización aproximadamente circular idéntica con una placa de un cuarto de onda. Después de la celda de memoria, retire el haz de control de la propagación de la luz con una celda de filtro llena de una mezcla natural de rubidio a 140 grados Celsius.

A continuación, utilice una placa de segundo cuarto de onda para convertir los pulsos profesionales a una polarización casi lineal. Prepare la configuración de detección de ho moddy para el haz de sondeo. Después de la celda de memoria, dirija un haz a un tercer modulador óptico Oko para cambiar su frecuencia y proporcionar un oscilador local para el detector.

Utilice un osciloscopio rápido activado por el programa de control para capturar y almacenar la señal de un experimento. Asegúrese de que la celda de memoria esté a 80 grados Celsius y ajuste la potencia del haz de la sonda. Inicie el script controlado por ordenador para el experimento.

Un ciclo de trabajo típico es de aproximadamente 120 microsegundos para activar el osciloscopio al principio del ciclo. Inicialmente, una de las bobinas internas alrededor de la celda de memoria está encendida y la otra está apagada, lo que lleva a un gradiente magnético en una dirección. Después de almacenar un pulso del haz de sondeo, invierta el gradiente para recuperar la luz de la memoria.

Apague el calentador de celda de gas durante el tiempo de almacenamiento de la memoria para evitar interferencias con el funcionamiento de la memoria. Apague el haz de control mientras la luz se almacena en la memoria si es posible. Esta figura muestra una típica línea de ramen heterodina ensanchada cuando se enciende una de las bobinas magnéticas de gradiente.

La línea continua delgada muestra los datos de las mediciones heterodinas. La oscilación se debe al latido entre la luz de la sonda y la luz del oscilador local. La curva discontinua muestra la envoltura de estos datos, la forma de la línea de ramen ensanchada.

Aquí, se muestra en este gráfico una señal de memoria de eco de gradiente de eficiencia promedio típica para un tiempo de almacenamiento corto. La curva roja muestra el perfil de intensidad del pulso de entrada y la curva azul muestra la salida de la memoria. Las bobinas de gradiente magnético se conmutaron a 10 microsegundos.

El eco recuperado aparece a la derecha de la línea discontinua. La intensidad distinta de cero de la salida antes del interruptor es evidencia de fuga de luz. Esta memoria de eco de graduación de alta eficiencia se puede utilizar para una variedad de experimentos, como la conformación de pulsos en el tiempo, el espacio de frecuencia y, potencialmente, la construcción de un repetidor cuántico.

No olvide que trabajar con láseres de alta potencia puede ser extremadamente peligroso. Siempre use gafas de seguridad láser mientras realiza este procedimiento.