冷原子介质中量子信息存储研究

中科院上海光机所量子光学重点实验室王育竹

“冷原子和原子介质中量子信息存储研究”

一.量子信息存储研究工作主要进展：

1.量子信息存储技术用于原子钟工作机制研究

2.冷原子芯片研究

3.高频原子势阱研究二.计划任务书调整建议:计划任务书无调整，按计划进行。下一步打算：1．量子信息存储用于原子钟研究有缓冲气体吸收池有丰的物理问题，特别研究在消干对量子信息存储影响。研究量子信息存储技术用于原子钟工作机制，解决限制原子钟性能提高的基本因素。原子钟是信息技术的核心问题，也是我国当前航天和国防技术的急需。2.实现冷原子介质用于量子信息存储技术研究实现芯片原子芯片提高装载效率。研制多元量子信息存储势阱。3.实现高频势阱4.BEC在量子信息研究在BEC平台可开展光晶格研究，探索BEC介质在量子信息存储和量子纠缠应用的可能性研究。

1。光信息存储应用于原子钟工作机制。2。光信息传播速度问题的实验测量。提出原子钟新机制的出发点：1。铷原子钟长期以来受到广泛的关注，研究人员花费了大量心血使铷原子钟成为十分完美的的实用原子钟。铷钟的体积十分小，但保持了相当好的频率稳定度。在空间导航定位、通讯和守时系统中发挥了重要作用。2。铷原子钟利用了多种物理现象诸如：光抽运效应、Dick效应（缓冲气体效应）、功率的频率展宽和移动等等。但均引起原子钟的频率移动，影响原子钟频率稳定性。多数引起频率移动效应均可控制到很小的数值，只有光频移是一个限制频率稳定度主要因素。3。原子介质中的量子相干效应的研究新成果（电磁感应透明、光速减慢、光信息存储），为改善原子钟性能提供了新的可能性。相干存储原子钟的理论

相干存储实验装置Microwavecavity

B~0微波跃迁谱与磁场的关系（B=140mG)有光频移和无光频移谱线的初步结果光信息传播速度问题的实验测量1.Phy.Rev.Lett.94,053902(2005)2.Nature(London)425,695(2003)3.Nature(London)406,277(200003.S.Y.Zhuet.Al.“Propagationoffrontanddiscontinuitiesindispersivemedia”FastCausalInformationTransmissioninaMediumWithaSlowGroupVelocityMichaelD.Stenner,1,2DanielJ.Gauthier,1,*andMarkA.Neifeld21DukeUniversity,DepartmentofPhysics,andTheFitzpatrickCenterforPhotonicsandCommunicationSystems,Durham,NorthCarolina,27708USA2DepartmentofElectricalandComputerEngineering,TheOpticalSciencesCenter,UniversityofArizona,Tucson,Arizona85721USA(Received10June2004;published9February2005)Itiswidelybelievedthatthevelocityofinformationvi

encodedonanopticalpulseisequaltothegroupvelocityvg,atleastwhenvgislessthanthespeedoflightinvacuumc.Ontheotherhand,severalauthorssuggestthatvi=

c,althoughthesizeofthesignaltravelingatthisvelocitymaybesmall,therebymakingitdifficulttomeasure.Here,wemeasurevi

forpulsespropagatingthrougharesonant‘‘slow-light’’mediumwhereg=

0.006c.Wefindvi=

1.03c(+0.49c,-0:25c),orthatvi=

168g,clearlydemonstratingthatthespeedofinformationcannotbegenerallydescribedbyg,butischaracterizedbyitsownvelocity.PRL94,053902(2005)PHYSICALREVIEWLETTERS11FEBRUARY2005光的群速减慢：群速光超光速：Sommerfeldfoundthatthefrontofthepulse(themomentwhenthefieldfirstesnonzero)propagatespreciselyatc,consistentwiththespecialtheoryofrelativity[8].Brillouinalsomadeasurprisingprediction:Hefoundthatvs=vgwhenvg<c.Onemightthinkthatthegroupvelocity,definedforanarrowbandwidthpulse,wouldnotbeausefulconceptforapulsecontainingastepdiscontinuityinthefieldamplitude.Despitethisapparentcontradiction,hispredictionseemstoholdformanycasesofinterest,leadingtothebeliefthatitisgenerallyapplicable.超光速现象研究Rb多普勒谱线轮廓5P1/2-2-1012mf

5P1/2-2-1012

-101

5S½-2-1012mf双

暗态：产生超光速现象的介质条件

超光速现象：电磁感应透明直流EIT实验结果：1.电磁感应透明约70%。2.剩余磁场不均匀度小于1mG。无缓充气体的EIT透明谱F=2F’=1F=2F’=2middleEIT和EIA产生的色散型吸收和透明峰dn/d<0dn/d>0TheKramers-Kronigrelat