mémoires quantiques pour variables continues michel pinard lkb, paris séminaire ircoq –...
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Mémoires quantiquesMémoires quantiquespour variables continuespour variables continues
Michel Pinard
LKB, Paris
Séminaire IRCOQ – 02/11/2006
J. Ortalo
Ancien doctorant Doctorants Post-doc
Membres permanents
A. ChiummoJ. Cviklinski
Mémoire quantique en variables continuesMémoire quantique en variables continues
• Fluctuations quantiques d’un ensemble atomiqueFluctuations quantiques d’un ensemble atomique
• Transfert atomes–champ en cavité : régime stationnaireTransfert atomes–champ en cavité : régime stationnaire
• Mémoire quantique en régime pulséMémoire quantique en régime pulsé
Contexte
Transfert d’états quantiques atomes/champs
• Information et communication quantiques
→ Réseaux atomes/champs atomes/champs [Duan et al. Nature 01]
• Photons, véhicules de l’information
• Stockage
Régime microscopique : photon unique / atome ou ion unique(Haroche, Wineland)
spin atomique collectiflongue durée de
viecouplage Nvariables continues
Photon unique / ensemble d’atomes(Kimble, Kuzmich, Lukin)
Régime macroscopique : couplage d’opérateurs collectifs
Spin collectif atomique
• N atomes à 2 niveaux ≡ N spins ½
• Opérateurs collectifs
• Fluctuations quantiques
e
g
Spin collectif atomique
• N atomes à 2 niveaux ≡ N spins ½
• Opérateurs collectifs
• Fluctuations quantiques
• Etat cohérent atomique
e
g
=
Spin collectif atomique
• N atomes à 2 niveaux ≡ N spins ½
• Opérateurs collectifs
• Fluctuations quantiques
• Etat cohérent atomique
e
g
=
Transfert atomes-champs
T
Interaction atomes-champs en cavité
Le champ de contrôle couple  et et permet le transfert de l’état du champ à l’état atomique
J
Dantan, PRA 69 (2004)
C21~ E
00
Situation d’EIT: Equations en régime stationnaire
• Elimination adiabatique des cohérences optiques et de la population du niveau excité:
,~0
avec: etT
C
• Equations de transfert atomes-champ:
2
E
0
0
E γ~γ
1C21
C2η
Efficacité du transfert
• Définition générale:
• Variance de la composante de spin squeezée:
• Cas de l’EIT:
Efficacité du transfert: cas général
• Efficacité du transfert en fonction du taux de pompage normalisé E = 2/2
• L’efficacité est maximale pour:
Paramètres expérimentaux
• Inverse du temps de vie:
kHz 12/0
kHz 1002/~*
0
• Taux d’écriture et de lecture:
• Taux de relaxation de la cavité:
MHz 22/2/
Transfert à fréquence non-nulle
• Important bruit technique à basse fréquence
nécessité de transférer des bandes latérales du champ centrées à fréquence élevée
( ± 0.1 MHZ centré autour de 1MHz)
• Condition de résonance à deux photons application d’un champ magnétique
• Une seule cellule état atomique dans un état super-poissonnien
• Utilisation de deux cellules
LL
L L
Schéma du transfert
• Equations:
0
0
0
2
E
L
in
p
0
E
2x1x
2
~~)C21(S~)C21(C21
C2JJ
Un autre protocole de transfert atomes/champ(Polzik)
Une seule quadraturedu champ est transférée
La deuxième quadratureest mesurée après interactionatome/champ
( : vecteur de Stockes)S
x
yz
J
Champ de contrôle
Champ à stocker
Ph Ph
-ZZSJH
Puis transférée via unfeed-back magnétique
Polzik, nature (2004)
y
in
qxy0
zz0
FAJaJi~FJi~
in
q
inout
inout
AbJJ
JJ
yy
zz
in
q
out
q
in
z
in
p
out
p
AA
JbAA
Equations d’évolution
Relations entrée-sortie
Effet Faraday
Back-Action del’Effet Faraday
Mémoire quantique: séquence temporelle
C)21γ(
tΩtγ~
2
)21(
~2
C
tt
,tγ~
Mémoire quantique en régime pulsé
• Equations générales d’évolution:
Dantan, PRA 73 (2006)
et est l’enveloppe normalisée de l’intensité du pulse
Où et
Phase d’écriture : Construction du squeezing atomique
• Conditions initiales:
• Variance à un instant quelconque:
14/N/JJ 2
x
2
x
Efficacité du processus d’écriture
• Profil du pulse gaussien:
• Valeur stationnaire (t>>T):
• Etat initial:
avec
Processus de lecture
• Fonction de corrélation du champ sortant:
Efficacité de lecture
• Détection homodyne impulsionnelle:
• Efficacité de la lecture:
• Optimisation: E f 1ff et
1T~1a1a2exp10
Conclusion
• Schéma de mémoire prometteur en cours de réalisation
• Comment vérifier le caractère quantique d’une mémoire?- fidélité - stocker un état comprimé- stocker un champ intriqué avec un second champ