[論文レビュー] Manipulation of Two-Color Stationary Light Using Coherence Moving Gratings

С. А. Моисеев, Byoung S. Ham|ArXiv.org|Dec 6, 2005

Photonic and Optical Devices参考文献 1被引用数 3

ひとこと要約

本論文では、電磁誘起透明性に基づくコherently移動する回折格子を用いて、4準位原子系における2色定常光の動的制御を提案する。後向き非縮退4波混合を活用することで、著者らは媒質内での2色量子場の完全な局在化を実証し、非線形性の増大による相互作用時間の延長と、決定的量子情報処理を可能にする。

ABSTRACT

We propose the dynamic control of two-color stationary light in a double-lambda four-level system using electromagnetically induced transparency. We demonstrate the complete localization of two-color quantum fields inside a medium using coherence moving gratings resulting from slow-light based atom-field interactions in backward nondegenerate four-wave mixing processes. The quantum coherent control of the two-color stationary light opens a door to deterministic quantum information science which needs a quantum nondemolition measurement, where the two-color stationary light scheme would greatly enhance nonlinearity with increased interaction time.

研究の動機と目的

• 量子媒質内での2色定常光の動的操作を達成すること。
• 決定的量子情報処理に向けた量子非線形性の強化という課題に対処すること。
• コherently移動する回折格子を用いて、媒質内での2色量子場の局在化を実現すること。
• 後向き4波混合におけるスローライト効果を活用して、光場間の長時間相互作用を実現すること。
• 2色定常光を用いた量子非破壊測定の実現可能性を検討すること。

提案手法

• 電磁誘起透明性（EIT）を可能にするダブル・ラムダ型4準位原子系を用いる。
• 後向き非縮退4波混合過程におけるスローライトに基づく原子-場相互作用によって形成されるコherently移動する回折格子を採用する。
• 制御場を用いてグレーティング構造を動的に変調し、2色光場の空間的・時間的制御を可能にする。
• 量子コherently制御を用いて、光場の両色成分を媒質内に局在化させる。
• 原子コherentlyの干渉を利用して、光を捕らえる移動する屈折率グレーティングを生成する。
• スローライト効果を活用して、2色光場と原子媒質間の相互作用時間を延長する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 コherently移動する回折格子を用いて、4準位原子系内での2色定常光を動的に制御できるか？
• RQ2 EITと4波混合を用いて、媒質内での2色量子場の局在化をどのように達成できるか？
• RQ3 後向き非縮退4波混合は、2色光の長時間相互作用をどのように可能にするか？
• RQ4 相互作用時間はどの程度延長可能であり、それが量子非線形性の向上に寄与するか？
• RQ5 この手法は、量子非破壊測定を要件とする決定的量子情報処理をサポートできるか？

主な発見

• コherently移動する回折格子を用いて、2色量子場が原子媒質内に完全に局在化された。
• 局在化は、後向き非縮退4波混合過程における原子コherentlyの動的制御によって達成された。
• 本手法により、光場と媒質間の相互作用時間が顕著に延長された。
• 2色定常光の長寿命かつ局在的性質のおかげで、決定的量子操作が可能となった。
• 本手法は、量子情報処理における強化された量子非線形性への実用的道筋を提供する。
• 2色光場の安定的・コherentlyな保存の特性から、量子非破壊測定と整合性を持つ。