Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Физика -> Бауместер Д. -> "Физика квантовой информации" -> 77

Физика квантовой информации - Бауместер Д.

Бауместер Д., Экерт А., Цайлингер А. Физика квантовой информации — М.: Постмаркет, 2002. — 376 c.
ISBN 5-94057-017-8
Скачать (прямая ссылка): fizikakvantovoyinformacii2002.pdf
Предыдущая << 1 .. 71 72 73 74 75 76 < 77 > 78 79 80 81 82 83 .. 151 >> Следующая

Эксперименты по КЭР: атомы в резонаторах и ионы в ловушках J99
вущее состояние |р) возбуждается и распадется, но только если система перейдет в состояние |g). Тот факт, что фотон излучается при распаде состояния |р), что можно было бы наблюдать в принципе, и составляет измерение суперпозиции. Такое измерение дает результат |g) с вероятностью \а\2, соответствующей возбуждению и распаду состояния 1р), и результат \е) с вероятностью |/J|2, отвечающей отсутствию возбуждения и распада состояния |р). Даже если эффективность детектирования фотона при одном распаде |р) очень мала (обычно 10'3), можно повторить возбуждение системы и рассеять миллионы фотонов, в конце концов зарегистрировать несколько из них и убедиться, что система перешла в состояние |g). Если состояние системы «размещено» в основном метастабильном состоянии \е) рассеяния больше происходить не будет. В каждом отдельном эксперименте ответ будет либо |g) (рассеянные фотоны зарегистрированы), либо \е) (рассеянные фотоны не регистрируются); таким образом измерение этих состояний почти со 100%-ой эффективностью полностью разрушает когерентность между |g> и \е).
Рис. 5.10. Квантовые скачки единичного иона 40Са+. Если ион совершает переход в метастабильное состояние DJ/2, флуоресценция пропадает. После промежутка времени, совпадающего с временем жизни возбужденного состояния (г» 1 с), спонтанный переход сбрасывает ион в основное состояние и флуоресценция возвращается к первоначальному уровню.
После усреднения по многим экспериментам, количество испытаний, в которых наблюдаются рассеянные фотоны, будет пропорционально \а\2. В качестве примера, подтверждающего эффективность такого метода, на рис.5.10 показан сигнал фотоумножителя, регистрирующего свет, рассеянный на одиночном ионе Са+ при непрерыв-
200 На подступах к квантовым вычислениям: эксперимент
ном возбуждении перехода S1/2 —> Р]/2 с длиной волны 397 нм. Когда ион Са+ находится в 81/2-состоянии, он рассеивает около 2000 фотонов за 100 мс и они регистрируются фотоумножителем. Через некоторое время, скажем, порядка t = 20 с, ион возбуждается в состояние Ds/2 слабым пучком света с длиной волны 729 нм и скорость отсчетов детектора падает до 150 событий за ЮОмс, что складывается из тем-новых отсчетов фотоумножителя и некоторого количества рассеянного возбуждающего излучения с длиной волны 397нм, попадающего на детектор. Очевидно, что два состояния могут быть различимы с хорошей точностью за 1мс и при среднем темновом времени порядка 1с, определяемым излучательным временем жизни состояния D5/2.
С небольшими усовершенствованиями метод квантового размещения может также использоваться для разрешения сверхтонкой структуры основных состояний, как это необходимо в экспериментах с 9Ве+. Поскольку |g) выбирается в состоянии с максимальным mF (F = 2, тр = 2), можно возбуждать циклический переход в состояние 2Р3/2 (F = 3, mF = 3) используя ст+ циркулярно-поляризованный лазерный свет (D2 на Рис. 5.8); такой способ не оставляет иону других путей возвращения в основное состояние |g). Несовершенство экспериментальной процедуры приготовления поляризованного света ст+ и неточность попадания в резонанс могут возбудить нерассеивающие состояния, что уменьшает эффективность регистрации [218].
5.2.9 Когерентные состояния движения
Приготовление когерентных состояний света с использованием КЭР обсуждалось в разд.5.2.3. В этом разделе мы будем рассматривать приготовление когерентных состояний движения иона (ионов) в ловушке. Начиная от основного состояния, когерентные состояния движения могут быть приготовлены при воздействии на ионы классической резонансной силы с осцилляторной частотой. Наиболее удобный способ состоит в воздействии на ионы электрической силы с частотой со. В зависимости от амплитуды, фазы и длительности возмущения возникающие когерентные состояния описываются комплексным параметром а, причем \а\2=п, - значение квантового числа осциллятора.
В случае более одного иона, нормальные моды могут возбуждаться при настройке на их резонансные частоты. Необходимо заботиться о том, чтобы возбуждающее поле имело правильную геометрию. Мода центра масс будет возбуждаться однородным полем, для вытянутых мод необходима определенная кривизна поля, при возбуждении мод высших порядков нужны высшие моменты поля. Несколько фильмов, в которых показаны когерентные состояния с большими числа-
Эксперименты по КЭР: атомы в резонаторах и ионы в ловушках 201
ми {п = 100000), в массиве до семи ионов, можно найти на web-страничке группы из Инсбрука [207]. Один из кадров показан также на рис. 5.11. Неоднородность поля в этом эксперименте была достаточно большой для возбуждения двух низших нормальных мод. На рис. 5.11(a) показаны вытянутые или дышащие моды, а на рис.5.11(b) показана мода ЦМ. Картинки были получены стробоскопическим методом CCD-камерой при медленном сканировании.
*¦ # # 0 • * ¦
¦ * * & ;> v v » * а а * г
* о » q о
* * ¦"> Q Ш-
* * «> '¦ <5 Щ
* • Ф * I |
¦
* 4 f ¦ -
* й ft »
* * #§0f **
» 11П1 •
# ШфШШ i',
Предыдущая << 1 .. 71 72 73 74 75 76 < 77 > 78 79 80 81 82 83 .. 151 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed