本文關(guān)鍵詞：冷原子自旋波相干操控及玻色費(fèi)米簡(jiǎn)并混合氣制備

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【摘要】：量子存儲(chǔ)是量子網(wǎng)絡(luò)、量子中繼、量子計(jì)算等量子信息處理的應(yīng)用中一個(gè)重要的組成部分,而基于冷原子系綜的量子存儲(chǔ)是目前綜合性能表現(xiàn)最佳的存儲(chǔ)系統(tǒng),已經(jīng)獲得一系列重要進(jìn)展。本論文中的第一部分介紹的是利用雙光子拉曼躍遷對(duì)冷原子量子存儲(chǔ)中的自旋波進(jìn)行相干操控的研究。我們?cè)趯?shí)驗(yàn)上利用拉曼rephase過(guò)程成功抑制了自旋波的退相干,將存儲(chǔ)壽命提升了六倍,并且證明了讀出光的單光子性；這是首次驗(yàn)證可以利用自旋回聲技術(shù)在單量子水平上延長(zhǎng)自旋波存儲(chǔ)壽命,并且彌合了之前的理論矛盾。另外,我們還演示了利用拉曼躍遷和拉莫爾進(jìn)動(dòng)在Bloch球中對(duì)自旋波量子比特進(jìn)行的任意旋轉(zhuǎn)和單比特門操作,其中繞x,y, z三個(gè)坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)之后的量子態(tài)保真度可以達(dá)到98.8%,而sigmax, sigmay, sigmaz以及Hadamard這四個(gè)單比特門操作的平均過(guò)程保真度為94.7%。最后,我們利用駐波光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的拉曼拉比躍遷演示驗(yàn)證了一個(gè)量子光刻的理論方案,并在實(shí)驗(yàn)中將原子條紋制備的分辨率提升到了光學(xué)駐波衍射極限的九倍以上。本論文中的第二部分主要描述了一套超冷玻色費(fèi)米混合氣體實(shí)驗(yàn)裝置的搭建,以及量子簡(jiǎn)并混合氣體的制備。這套實(shí)驗(yàn)裝置可以同時(shí)冷卻、裝載和蒸發(fā)Na和K這兩種堿金屬原子,同時(shí)對(duì)K原子的三種同位素也都可以工作。目前獲得的混合簡(jiǎn)并氣體中,Na23 BEC和K40費(fèi)米氣體的典型原子數(shù)大約都在十萬(wàn)左右,并且溫度約為0.4至0.5的費(fèi)米溫度。該超冷玻色費(fèi)米混合簡(jiǎn)并氣體的制備,為后續(xù)利用Feshbach共振和雙光子STIRAP過(guò)程產(chǎn)生絕對(duì)的振轉(zhuǎn)基態(tài)極性分子提供了實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：量子存儲(chǔ) 自旋波 受激拉曼躍遷 量子簡(jiǎn)并氣體 玻色費(fèi)米混合
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O413;O562
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-12
• 第一章 緒論12-24
• 1.1 量子比特12
• 1.2 量子密碼12-13
• 1.3 量子中繼與量子存儲(chǔ)13-15
• 1.4 DLCZ方案的量子存儲(chǔ)15-19
• 1.4.1 單自旋波的產(chǎn)生15-16
• 1.4.2 自旋波的讀出過(guò)程16-17
• 1.4.3 自旋波的退相干17-19
• 1.5 超冷簡(jiǎn)并量子氣體19-21
• 1.5.1 玻色子20
• 1.5.2 費(fèi)米子20-21
• 1.6 論文結(jié)構(gòu)21-24
• 第二章 拉曼光譜的原理與應(yīng)用24-38
• 2.1 受激拉曼躍遷的基本原理24-27
• 2.2 利用拉曼光譜測(cè)量磁場(chǎng)27-32
• 2.3 利用拉曼光譜測(cè)量原子內(nèi)態(tài)分布32-37
• 2.3.1 原子態(tài)的光學(xué)π泵浦32-33
• 2.3.2 測(cè)量原子磁子能級(jí)布居33-37
• 2.4 小結(jié)37-38
• 第三章 在單量子水平上對(duì)自旋波自旋回聲方法的檢驗(yàn)38-56
• 3.1 引言38-40
• 3.2 自旋波拉曼Rephase的構(gòu)思40-41
• 3.3 利用弱相干光存儲(chǔ)對(duì)拉曼Rephase的測(cè)試41-50
• 3.3.1 雙脈沖 Ramsey干涉以及拉曼拉比振蕩的測(cè)量與優(yōu)化43-45
• 3.3.2 利用EIT存儲(chǔ)測(cè)試?yán)黂ephase過(guò)程45-47
• 3.3.3 拉曼Rephase過(guò)程集體增強(qiáng)噪聲的發(fā)現(xiàn)47-50
• 3.4 在單量子水平上對(duì)自旋回聲技術(shù)可行性的驗(yàn)證50-55
• 3.4.1 自旋波拉曼Rephase后的單量子性檢驗(yàn)51-54
• 3.4.2 DLCZ存儲(chǔ)中讀出噪聲來(lái)源的分析54-55
• 3.5 總結(jié)與展望55-56
• 第四章 單自旋波量子比特的任意旋轉(zhuǎn)操作56-76
• 4.1 一般單量子比特的任意旋轉(zhuǎn)操作56-57
• 4.2 單自旋波量子比特的制備及其操作57-62
• 4.2.1 單自旋波量子比特的制備58-59
• 4.2.2 單自旋波量子比特的操作59-61
• 4.2.3 單自旋波量子態(tài)的讀出校驗(yàn)61-62
• 4.3 三能級(jí)拉曼躍遷的處理及R_(xy)旋轉(zhuǎn)的實(shí)現(xiàn)62-67
• 4.3.1 三能級(jí)拉曼躍遷過(guò)程的分析62-64
• 4.3.2 三能級(jí)拉曼躍遷的解耦64-67
• 4.4 自旋波量子態(tài)任意旋轉(zhuǎn)操作的實(shí)驗(yàn)結(jié)果67-74
• 4.4.1 自旋波量子態(tài)制備的保真度68-69
• 4.4.2 拉曼和拉莫爾操作后讀出效率的變化69-71
• 4.4.3 拉曼和拉莫爾操作后的態(tài)保真度71-73
• 4.4.4 單比特門操作的過(guò)程保真度73-74
• 4.5 總結(jié)與展望74-76
• 第五章 一種突破光學(xué)衍射限制的量子光刻方案的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證76-98
• 5.1 量子光刻方案簡(jiǎn)介76-82
• 5.1.1 傳統(tǒng)光刻技術(shù)簡(jiǎn)介76-77
• 5.1.2 傳統(tǒng)光刻中分辨率提升的方法77-78
• 5.1.3 量子光刻方案的提出78-82
• 5.2 駐波光場(chǎng)下拉曼躍遷的實(shí)驗(yàn)方案82-87
• 5.2.1 雙波長(zhǎng)駐波電場(chǎng)的形式82-83
• 5.2.2 駐波拉曼拉比振蕩及Raman-Nath近似83-85
• 5.2.3 單個(gè)拉曼光形成駐波光場(chǎng)85-87
• 5.3 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證對(duì)光學(xué)衍射極限的突破87-94
• 5.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)87-89
• 5.3.2 測(cè)量結(jié)果89-93
• 5.3.3 目前系統(tǒng)限制93-94
• 5.4 掠入射駐波光場(chǎng)的理論計(jì)算94-98
• 第六章 超冷~(23)Na-~(40)K玻色費(fèi)米混合氣的實(shí)驗(yàn)制備98-142
• 6.1 引言98-99
• 6.2 Na和K的激光系統(tǒng)99-108
• 6.2.1 Na原子激光系統(tǒng)100-104
• 6.2.2 K原子激光104-108
• 6.3 真空系統(tǒng)108-111
• 6.4 Na原子Zeeman減速器111-118
• 6.4.1 Na原子樣品爐111-113
• 6.4.2 Slower磁場(chǎng)線圈113-115
• 6.4.3 原子束的減速115-118
• 6.5 K原子的2D MOT118-120
• 6.6 ~(23)Na-~(40)K雙原子Dark MOT120-125
• 6.7 Cloverleaf磁阱125-132
• 6.7.1 理論分析125-126
• 6.7.2 磁場(chǎng)分布的模擬與測(cè)量126-129
• 6.7.3 磁阱線圈的控制129-131
• 6.7.4 磁阱中原子的裝載131-132
• 6.8 水冷系統(tǒng)132-134
• 6.9 微波、射頻天線134-135
• 6.10 交叉光偶極阱135-138
• 6.11 雙簡(jiǎn)并量子氣體的制備138-142
• 第七章 總結(jié)與展望142-144
• 參考文獻(xiàn)144-156
• 附錄A ~(87)Rb原子D1線躍遷的CG系數(shù)156-158
• 附錄B 三能級(jí)拉曼躍遷過(guò)程的推導(dǎo)158-162
• 附錄C 高分辨成像透鏡的設(shè)計(jì)162-164
• 致謝164-166
• 在讀期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與取得的研究成果166-167

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2 陳萬(wàn)金,孫穎,鄭曉光,王月梅;自旋波頻率移動(dòng)的缺陷效應(yīng)[J];吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);2003年02期

3 吳式樞;自旋波理論最近的發(fā)展[J];物理學(xué)報(bào);1958年03期

4 蔡魯戈;;鐵氧體中自旋波聲波參量耦合激發(fā)理論[J];南京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1963年06期

5 翟宏如,劉寄浙;自旋波的傳播特性及其應(yīng)用[J];磁性材料及器件;1975年01期

6 韓世瑩;自旋波線寬的測(cè)量[J];物理學(xué)報(bào);1981年06期

7 閻守勝;稀氣體中發(fā)現(xiàn)自旋波[J];物理;1986年01期

8 楊震;;自旋波器件及其在微波技術(shù)中的應(yīng)用[J];磁性材料及器件;1989年01期

9 云國(guó)宏，閻俊虎，班士良，，梁希俠;耦合有限鐵磁性自旋鏈中的界面自旋波及其存在條件[J];內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1994年04期

10 閆祖威，云國(guó)宏;對(duì)稱磁性三明治結(jié)構(gòu)中的界面自旋波及其存在條件[J];內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1995年06期

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1 王選章;;長(zhǎng)波長(zhǎng)自旋波的渦流阻尼效應(yīng)[A];面向21世紀(jì)的科技進(jìn)步與社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展（上冊(cè)）[C];1999年

2 李巖;王懷玉;任榮東;;橫場(chǎng)下反鐵磁耦合薄膜的自旋波[A];第五屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集Ⅰ[C];2004年

3 邢定鈺;;自旋輸運(yùn)和巨磁電阻——自旋電子學(xué)的物理基礎(chǔ)之一[A];中國(guó)高等科學(xué)技術(shù)中心論文集[C];2004年

4 張鵬翔;劉玉龍;徐孝貞;楊先春;;替代的鐵石榴石單晶的喇曼散射譜[A];第二屆全國(guó)光散射學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下）[C];1983年

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1 記者 劉霞;實(shí)驗(yàn)證實(shí)：磁納米接觸可使自旋波“繁殖”[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

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1 芮俊;冷原子自旋波相干操控及玻色費(fèi)米簡(jiǎn)并混合氣制備[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

2 張延磊;基于腔量子電動(dòng)力學(xué)的光機(jī)械系統(tǒng)與自旋壓縮研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

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4 唐國(guó)棟;鈷基氧化物材料的自旋熵及熱電性能研究[D];南京大學(xué);2011年

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5 趙新軍;Z型自旋梯子模型的自旋波與比熱[D];新疆大學(xué);2007年

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