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Mémoires quantiques pour variables continues Michel Pinard LKB, Paris Séminaire IRCOQ – 02/11/2006.

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1 Mémoires quantiques pour variables continues Michel Pinard LKB, Paris Séminaire IRCOQ – 02/11/2006

2 J. Ortalo Ancien doctorant DoctorantsPost-doc Membres permanents A. Chiummo J. Cviklinski

3 Mémoire quantique en variables continues Fluctuations quantiques d’un ensemble atomiqueFluctuations quantiques d’un ensemble atomique Transfert atomes–champ en cavité : régime stationnaireTransfert atomes–champ en cavité : régime stationnaire Mémoire quantique en régime pulséMémoire quantique en régime pulsé

4 Contexte Transfert d’états quantiques atomes/champs Information et communication quantiques atomes/champs → Réseaux atomes/champs [Duan et al. Nature 01] Photons, véhicules de l’information Stockage Régime microscopique : photon unique / atome ou ion unique (Haroche, Wineland) spin atomique collectif longue durée de vie couplage  N variables continues Photon unique / ensemble d’atomes (Kimble, Kuzmich, Lukin) Régime macroscopique : couplage d’opérateurs collectifs

5 Spin collectif atomique N atomes à 2 niveaux ≡ N spins ½ Opérateurs collectifs Fluctuations quantiques e g

6 Spin collectif atomique N atomes à 2 niveaux ≡ N spins ½ Opérateurs collectifs Fluctuations quantiques Etat cohérent atomique e g =

7 Spin collectif atomique N atomes à 2 niveaux ≡ N spins ½ Opérateurs collectifs Fluctuations quantiques Etat cohérent atomique e g =

8 Transfert atomes-champs Interaction atomes-champs en cavité Le champ de contrôle  couple  et et permet le transfert de l’état du champ à l’état atomique Dantan, PRA 69 (2004)

9 Situation d’EIT: Equations en régime stationnaire Elimination adiabatique des cohérences optiques et de la population du niveau excité: avec:et Equations de transfert atomes-champ:

10 Efficacité du transfert Définition générale: Variance de la composante de spin squeezée: Cas de l’EIT:

11 Efficacité du transfert: cas général Efficacité du transfert en fonction du taux de pompage normalisé  E =  2 /  2 L’efficacité est maximale pour:

12 Paramètres expérimentaux Inverse du temps de vie: Taux d’écriture et de lecture: Taux de relaxation de la cavité:

13 Transfert à fréquence non-nulle Important bruit technique à basse fréquence  nécessité de transférer des bandes latérales du champ centrées à fréquence élevée ( ± 0.1 MHZ centré autour de 1MHz) Condition de résonance à deux photons  application d’un champ magnétique Une seule cellule  état atomique dans un état super- poissonnien Utilisation de deux cellules

14 LL LL LL LL Schéma du transfert Equations:

15 Un autre protocole de transfert atomes/champ (Polzik) Une seule quadrature du champ est transférée La deuxième quadrature est mesurée après interaction atome/champ ( : vecteur de Stockes) x y z J Champ de contrôle Champ à stocker Ph - Puis transférée via un feed-back magnétique Polzik, nature (2004)

16 Equations d’évolution Relations entrée-sortie Effet Faraday Back-Action de l’Effet Faraday

17 Mémoire quantique: séquence temporelle

18 Mémoire quantique en régime pulsé Equations générales d’évolution: Dantan, PRA 73 (2006)

19 etest l’enveloppe normalisée de l’intensité du pulse Oùet Phase d’écriture : Construction du squeezing atomique Conditions initiales: Variance à un instant quelconque:

20 Efficacité du processus d’écriture Profil du pulse gaussien: Valeur stationnaire (t>>T):

21 Etat initial: avec Processus de lecture Fonction de corrélation du champ sortant:

22 Efficacité de lecture Détection homodyne impulsionnelle: Efficacité de la lecture: Optimisation: et

23 Conclusion Schéma de mémoire prometteur en cours de réalisation Comment vérifier le caractère quantique d’une mémoire? - fidélité - stocker un état comprimé - stocker un champ intriqué avec un second champ


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