Важнейшие результаты 2001 г.

Квантовая память в технике фотонного эха.

Лаборатория молекулярной фотохимии отдела химической физики.
Моисеев С.А.

Одной из базовых проблем квантовой информатики является проблема квантовой памяти, решение которой предполагает возможность записи квантового состояния носителя квантовой информации с последующим надежным воспроизведением. В последнее время была предложена оптическая техника, позволяющая принципиально решать данную проблему, путем использования возможностей эффекта электромагнитно-индуцированной прозрачности (ЭИП). Вместе с тем остаются не решенными еще много проблем, в том числе в практической реализации ЭИП-техники для однофотонных световых полей, которые наиболее всего пригодны в качестве носителей квантовой информации.

Нами [1] предложена новая идея реализации квантовой памяти, основанная на использовании модифицированного варианта светового эха. В качестве носителя информации предлагается макроскопическая система атомов в газе с неоднородно уширенными резонансными оптическими переходами. При этом записываемые квантовые импульса света отделяются от дополнительных лазерных импульсов света, которые играют роль дозаписывающих и восстанавливающих полей. Существенным преимуществом предлагаемой техники на стадии процесса восстановления квантового состояния записанных полей, является существенное разделение во времени «восстановленного» света от лазерных импульсов, что делает ее перспективной при переходе к однофотонным полям. Предложенная идея была теоретически изучена на примере квантового состояния однофотонного волнового пакета. Было найдено аналитическое решение для восстановленной волновой функции фотона и показано, что вероятность восстановления может быть близка к единице. Полученное решение показало, что восстановленное состояние фотона может приобретать новые интересные свойства, что делает возможным использование предложенной техники светового эха для решения других задач квантовой информатики. Предложенная техника светового эха открывает принципиально новые возможности перспективы, как в решении проблемы Квантовой памяти, так и в развитии новых методов когерентной квантовой оптической спектроскопии.

Литература:

1. Moiseev S.A., Kröll S., Complete Reconstruction of the Quantum State of a Single-Photon Wave Packet Absorbed by a Doppler-Broadened Transition. Phys.Rev.Lett. 87, 173601 (2001).