Разработка квантового интерфейса на основе нейтральных атомов в дипольных ловушках

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 18-72-10039

НазваниеРазработка квантового интерфейса на основе нейтральных атомов в дипольных ловушках

Руководитель Герасимов Леонид Владимирович, Кандидат физико-математических наук

Организация финансирования, регион федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" , г Санкт-Петербург

Конкурс №30 - Конкурс 2018 года по мероприятию «Проведение исследований научными группами под руководством молодых ученых» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными

Область знания, основной код классификатора 02 - Физика и науки о космосе; 02-302 - Когерентная и нелинейная оптика

Ключевые слова Холодные атомы, атомные ловушки, квантовая память и интерфейс, квантовые регистры, рассеяние света

Код ГРНТИ29.05.15, 29.29.39, 29.33.25

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Данный проект направлен на поиск новых и разработку существующих физических схем обмена и перепутывания квантовых состояний световой и материальной подсистем. Эта задача является весьма актуальной в области квантовой информатики, прежде всего, в контексте задач, связанных с разработкой систем квантового интерфейса. С технологической точки зрения подобные системы являются квантовыми регистрами для отображения "хрупких" распространяющихся в пространстве неклассических состояний света на материальный носитель. Перспектива практической реализации подобных систем предъявляет к ним целый ряд требований, таких как: параметры высокой эффективности, надежная воспроизводимость и долговременное хранение сложных многокубитных или многомодовых квантовых состояний. Достижение этих целей привело бы к серьезному прогрессу в разработке систем квантовой обработки информации (КОИ) в целом. Данный проект ориентирован на экспериментальную и теоретическую разработку систем квантовых регистров на основе совокупности нейтральных атомов, перепутанных между собой посредством взаимодействия со световой подсистемой, и позволяющих осуществлять квантовые логические операции. В настоящем проекте нами планируется проводить как экспериментальные так и теоретические исследования взаимодействий света с атомами, приводящие к различным вариантам обмена их квантовыми состояниями. Рассматриваемые процессы базируются на известных идеях: рамановской конверсии и явления электромагнитно-индуцированной прозрачности (ЭИП), создания перепутывания между светом и веществом в процессе спонтанного излучения, а также оптомеханического взаимодействия. В ходе этих процессов состояние световой подсистемы преобразуется в спиновое состояние коллективного атомного ансамбля. Однако, нами планируется рассмотреть эти базовые процессы в принципиально новых физических условиях. Объединение различных методов оптического контроля состояния холодных атомов представляется нам перспективным с технологической точки зрения направлением поиска решения проблемы эффективного квантового интерфейса. Взаимодействие света с массивом атомов, удерживаемых системой квазистатических ловушек, позволит осуществить управляемое взаимодействие света с атомной системой.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Порозова В.М., Пивоваров В.А., Герасимов Л.В., Куприянов Д.В. Bragg diffraction in atomic systems under conditions of quantum degeneracy JETP Letters, volume 108, issue 10, page 714-721 (год публикации - 2018)
10.1134/S0021364018220137

2. Порозова В.М., Герасимов Л.В., Бобров И.Б., Страупе С.С., Кулик С.П., Куприянов Д.В. Raman sideband cooling of a single atom in an optical dipole trap: Towards theoretical optimum in a three-dimensional regime Physical Review A, Volume 99, Issue 4, #043406 (год публикации - 2019)
10.1103/PhysRevA.99.043406

3. К.Дж. Кэмп, С.Дж. Руф, М.Д. Хэви, И.М. Соколов, Д.В. Куприянов, У. Гурин Optical-depth scaling of light scattering from a dense and cold atomic 87-Rb gas Physical Review A, Статья направлена в редакцию журнала (год публикации - 2018)

4. Пивоваров В.А., Шеремет А.С., Герасимов Л.В., Лора Ж., Куприянов Д.В. Quantum interface between light and a one-dimensional atomic system Physical Review A (год публикации - 2020)

5. Самойленко С.Р., Лисицын А.В., Шчепанович Д., Бобров И.Б., Страупе С.С., Кулик С.П. Single atom movement with dynamic holographic optical tweezers Laser Physics Letters, #2 том 17 025203 (год публикации - 2020)
10.1088/1612-202x/ab6729

6. Кемп К.Дж., Руф С.Дж., Хэви М.Д., Соколов И.М., Куприянов Д.В., Гури В. Optical-depth scaling of light scattering from a dense and cold atomic 87Rb gas Physical Review A, Vol. 101, 033832 (год публикации - 2020)
10.1103/PhysRevA.101.033832

7. Герасимов Л.В., Бобров И.Б., Юсупов Р.Р., Шчепанович Д., Ковлаков Е.В., Страупе С.С., Кулик С.П., Куприянов Д.В. Dynamics of a spin qubit in an optical dipole trap Physical Review A (год публикации - 2021)

8. Пивоваров В.А., Герасимов Л.В., Берруа Ж., Рэй Т., Урво А., Лора Ж., Куприянов Д.В. Single collective excitation of an atomic array trapped along a waveguide: A study of cooperative emission for different atomic chain configurations Physical Review A, Phys. Rev. A 103, 043716 (год публикации - 2021)
10.1103/PhysRevA.103.043716

9. Cold atoms (год публикации - )

Публикации

9. Cold atoms (год публикации - )

Публикации

9. Cold atoms (год публикации - )