Когда холодные атомы встречают нано: проводной квантовый узел

Прочитано: 58 раз(а)
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Оценок пока нет)
Loading ... Loading ...


Физики из Лаборатории Кастлера Бросселя в Париже достигли важного рубежа в сочетании холодных атомов и нанофотоники. Используя адресуемые по волокну атомы, они создали первое запутанное атомное запутанное состояние, которое может быть сохранено и позже считано как управляемый одиночный фотон.

В последние годы интеграция холодных атомов с наноскопическими волноводами вызвала большой интерес, породив бурно развивающуюся область исследований, известную как волноводная квантовая электродинамика . Такие интегрированные платформы обещают лучшую масштабируемость и достоинства, чем реализации в свободном пространстве, что в конечном итоге приведет к использованию встроенных технологий для будущего квантового Интернета. Эта комбинация может стать новой границей для физики атома и фотона. Пока что экспериментальный прогресс был ограничен из-за очень сложной комбинации этих двух миров.

Когда холодные атомы встречают нано: проводной квантовый узел


В журнале Nature профессор Жюльен Лаурат и его коллеги из Университета Сорбонны сообщают, что они использовали атомный регистр, состоящий из цепочки отдельных атомов цезия, плотно захваченных вдоль наноразмерного волновода. В этой конфигурации они смогли генерировать и хранить единичное атомное возбуждение, как в квантовой памяти, и впоследствии считывать его в форме управляемого одиночного фотона.

В этом эксперименте нановолновой проводник изготовлен из промышленного волокна, диаметр которого был локально уменьшен до 400 нанометров. Учитывая диаметр волокна, большая часть света проходит за пределы нановолокна в затухающем поле, которое сильно сфокусировано вдоль 1 сантиметра. Это поле позволяет захватывать 2000 холодных атомов на расстоянии около 200 нм от поверхности нановолокна. «Это очень мощная техника для захвата холодных атомов и взаимодействия с ними через волокно», — говорит Джереми Раскоп, аспирант, участвовавший в этом эксперименте. «Эта технология захвата была разработана несколько лет назад, но заставить систему создать квантовое устройство было серьезной проблемой».

Первоначально все захваченные атомы в регистре подготавливаются на одном энергетическом уровне. Затем слабый импульс записи, который освещает волокно, вызывает рассеяние. Обнаружение одиночного фотона внутри волокна предвещает создание единого коллективного возбуждения, общего для всей цепочки атомов. Для извлечения сохраненной информации внешний импульс считывания посылается в атомный ансамбль. Тогда связь атома с волноводом позволяет эффективно передавать одиночное возбуждение в расслоенный одиночный фотон . Производительность уже выше известных операционных показателей для реализации квантовых сетевых примитивов.

«Эта работа является важной вехой для появляющегося поля волноводных КЭД, поскольку эта возможность переводит его в квантовый режим», — говорит Нил Корсо, научный сотрудник Marie Curie и ведущий автор исследования. «Наше устройство может найти применение для квантовых сетей, поскольку наш эксперимент теперь предлагает проводной квантовый узел. Кроме того, наша демонстрация открывает путь для новых исследований в области квантовой нелинейной оптики и квантовой физики многих тел в этой одномерной системе».

Эта демонстрация следует за другими работами, которые группа Лаурата сделала в последние годы, включая первую демонстрацию остановленного света в оптическом волокне или реализацию рекордно эффективной квантовой памяти для безопасного хранения.

Когда холодные атомы встречают нано: проводной квантовый узел



Новости партнеров

Загрузка...