Gradient Echo Quantum Memoria in Warm Atomic Vapor

L'obiettivo generale di questa procedura è la memorizzazione e il richiamo di un impulso di luce in un vapore di rubidio caldo utilizzando gradienti di campo magnetico. Ciò si ottiene utilizzando prima modulatori elettro-ottici e cavità ottiche per generare fasci di luce alle frequenze richieste per l'assorbimento del ramen nel vapore di rubidio. Il secondo passo consiste nell'utilizzare modulatori ottici per modellare gli impulsi che verranno memorizzati nella memoria e regolare con precisione la frequenza del raggio di controllo che consente l'assorbimento del ramen.

Successivamente, gli impulsi di luce vengono immagazzinati in una cella di rubidio il cui assorbimento è spazialmente ampliato da un gradiente di campo magnetico longitudinale. Il passo finale consiste nell'invertire il gradiente magnetico per invertire l'evoluzione della coerenza atomica, richiamando così gli impulsi luminosi immagazzinati attraverso un processo di eco fotonica. In definitiva, il rilevamento dell'ho moddy viene utilizzato per misurare le caratteristiche dell'eco del fotone richiamato.

Il vantaggio principale di questa tecnica rispetto ai nostri metodi esistenti è che ha la massima efficienza dimostrata. La natura unica per un dominio della memoria significa che la componente di frequenza degli impulsi luminosi può essere immagazzinata lungo la lunghezza di una cella a gas. La memoria può quindi essere utilizzata per la manipolazione spettrale di una luce del negozio.

Preparati per l'esperimento realizzando su misura due risonatori ad anello. Selezionare un cilindro cavo di alluminio sfuso per il distanziatore della cavità. Questo cilindro è lungo circa 25 centimetri.

Preparare due specchi piatti con la stessa riflettività nei cappucci terminali. Montarli su un'estremità del distanziatore della cavità con un'attenta lavorazione. Gli specchi non devono essere incollati.

Quindi posizionare un O-ring in un cappuccio terminale per l'estremità opposta del distanziatore della cavità. Posizionare uno specchio curvo con la massima riflettività sull'O-ring. Posizionare un attuatore elettrico piso sullo specchio e montare il cappuccio terminale sul distanziatore della cavità, comprimere gli elementi del cappuccio terminale sul distanziatore della cavità per consentire un rapido azionamento dello specchio terminale.

Ora inizia a lavorare sull'apparato di memoria. Utilizzare una cella lunga qui, 20 centimetri con finestre rivestite antiriflesso contenenti rubidio 87 potenziato isotopicamente, insieme a 0,5 tor di gas tampone Kripton, utilizzare una cella avvolta nel filo di riscaldamento non magnetico per gli esperimenti. La cella di memoria raffigurata in verde in questo schema sarà racchiusa in tre solenoidi concentrici.

Ci sono due solenoidi interni identici con un passo variabile progettati per creare un campo magnetico linearmente variabile. Sono montati in modo che le pendenze dei rispettivi campi si oppongano l'una all'altra. La commutazione tra i solenoidi inverte i gradienti nell'insieme atomico e forza la rifasatura dell'impulso ottico e il richiamo della luce dalla memoria.

Il terzo solenoide esterno produrrà un campo magnetico CC per sollevare la degenerazione dei livelli di XEOMIN. Per realizzare i solenoidi interni, utilizzare le simulazioni per determinare la spirale a passo variabile richiesta e stamparne il grafico. Avvolgi la trama attorno a un tubo in PVC per fornire una guida per l'avvolgimento del filo.

Le bobine devono essere progettate in modo da evitare effetti di spigolo e avere campi prevalentemente longitudinali. Dopo aver avvolto e assemblato i tre solenoidi, proteggerli magneticamente con due strati di metallo mu. L'esperimento utilizza un laser monomodale sintonizzato vicino alla linea di una linea di rubidio D a 795 nanometri.

Monitora la frequenza utilizzando un divisore di fascio e facendo brillare un raggio attraverso una cella riscaldata contenente un rapporto isotopico naturale del rubidio. Osservare la dispersione vicino alla risonanza utilizzando una duna della fotocamera, la frequenza di circa 1,5 gigahertz sopra il F è uguale a due a F primo è uguale a due transizione per ottenere la frequenza approssimativa del raggio di controllo. Successivamente, lungo il percorso ottico, utilizzare un divisore di fascio per formare un controllo e un fascio di sonda.

Il fascio della sonda continua attraverso un modulatore elettro-ottico accoppiato in fibra e una delle cavità dell'anello. Utilizzare il modulatore elettro-ottico accoppiato in fibra azionato da una sorgente a microonde da 6,8 gigahertz per desintonizzare il fascio della sonda dal controllo. Elimina le bande laterali bloccando la cavità dell'anello sulla risonanza con una banda laterale positiva da 6,8 gigahertz.

Il successivo divisore di fascio dirige il fascio di sonda verso un modulatore ottico kuo per consentire un controllo preciso della sua frequenza e intensità. Il modulatore è azionato con una gaussiana modulata per produrre un finemente impulso di luce per l'immagazzinamento nella cella. Dirigere il fascio di sonda da trasmettere attraverso una seconda cavità anulare.

Bloccare la cavità alla frequenza del fascio di sonda utilizzando un raggio di bloccaggio ausiliario iniettato nella modalità inversa della cavità. Ricombinare il raggio della sonda e il raggio di controllo sullo specchio di uscita della cavità in cui viene riflesso il raggio di controllo Prima di entrare nella cella di memoria, regolare la sonda ricombinata e i raggi di controllo in modo che abbiano una polarizzazione approssimativamente circolare identica con una piastra a quarto d'onda. Dopo la cella di memoria, rimuovere il raggio di controllo dalla luce che si propaga con una cella filtrante riempita con una miscela naturale di rubidio a 140 gradi Celsius.

Quindi utilizzare una piastra a un secondo quarto d'onda per convertire gli impulsi pro in polarizzazione quasi lineare. Preparare la configurazione del rilevamento delle modalità per il raggio di probazione. Dopo la cella di memoria, dirigere un fascio verso un terzo modulatore ottico Oko per spostarne la frequenza e fornire un oscillatore locale per il rivelatore.

Utilizzare un oscilloscopio veloce attivato dal programma di controllo per acquisire e memorizzare il segnale per un esperimento. Assicurarsi che la cella di memoria sia a 80 gradi Celsius e regolare la potenza del raggio della sonda. Avviare lo script controllato dal computer per l'esperimento.

Un ciclo di lavoro tipico è di circa 120 microsecondi che attivano l'oscilloscopio all'inizio del ciclo. Inizialmente, una delle spire interne attorno alla cella di memoria è accesa e l'altra è spenta, portando a un gradiente magnetico in una direzione. Dopo che un impulso del raggio di sonda è stato memorizzato, invertire il gradiente per richiamare la luce dalla memoria.

Spegnere il riscaldatore della cella a gas durante il tempo di memorizzazione della memoria per evitare interferenze con il funzionamento della memoria. Se possibile, spegnere il raggio di comando mentre la luce è memorizzata. Questa figura mostra una tipica linea di ramen allargata eterodina quando una delle bobine magnetiche a gradiente è accesa.

La linea continua sottile mostra i dati delle misurazioni eterodina. L'oscillazione è dovuta al battito tra la luce della sonda e la luce dell'oscillatore locale. La curva tratteggiata mostra l'inviluppo di questi dati, la forma della linea di allargamento del ramen.

Qui, in questo grafico viene mostrato un tipico segnale di memoria dell'eco a gradiente di efficienza media per un breve tempo di archiviazione. La curva rossa mostra il profilo di intensità dell'impulso di ingresso e la curva blu mostra l'uscita della memoria. Le bobine a gradiente magnetico sono state commutate a 10 microsecondi.

L'eco richiamato appare a destra della linea tratteggiata. L'intensità diversa da zero dell'uscita prima dell'interruttore è la prova di una dispersione di luce. Questa memoria eco di classificazione ad alta efficienza può essere utilizzata per una varietà di esperimenti, come la modellazione di impulsi nel tempo, nello spazio delle frequenze e potenzialmente la costruzione di un ripetitore quantistico.

Non dimenticare che lavorare con laser ad alta potenza può essere estremamente pericoloso. Indossare sempre occhiali di sicurezza laser durante l'esecuzione di questa procedura.