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Mémoires quantiques pour variables continues
Michel Pinard LKB, Paris Séminaire IRCOQ – 02/11/2006
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Ancien doctorant Doctorants Post-doc Membres permanents J. Ortalo
A. Chiummo J. Cviklinski
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Mémoire quantique en variables continues
Fluctuations quantiques d’un ensemble atomique Transfert atomes–champ en cavité : régime stationnaire Mémoire quantique en régime pulsé
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Contexte Transfert d’états quantiques atomes/champs
Information et communication quantiques → Réseaux atomes/champs [Duan et al. Nature 01] Photons, véhicules de l’information Stockage Régime microscopique : photon unique / atome ou ion unique (Haroche, Wineland) Photon unique / ensemble d’atomes (Kimble, Kuzmich, Lukin) Régime macroscopique : couplage d’opérateurs collectifs spin atomique collectif longue durée de vie couplage N variables continues
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Spin collectif atomique
N atomes à 2 niveaux ≡ N spins ½ Opérateurs collectifs Fluctuations quantiques e g
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Spin collectif atomique
N atomes à 2 niveaux ≡ N spins ½ Opérateurs collectifs Fluctuations quantiques Etat cohérent atomique e g =
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Spin collectif atomique
N atomes à 2 niveaux ≡ N spins ½ Opérateurs collectifs Fluctuations quantiques Etat cohérent atomique e g =
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Transfert atomes-champs
Interaction atomes-champs en cavité Le champ de contrôle W couple  et et permet le transfert de l’état du champ à l’état atomique Dantan, PRA 69 (2004)
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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:
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Efficacité du transfert
Variance de la composante de spin squeezée: Définition générale: Cas de l’EIT:
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Efficacité du transfert: cas général
Efficacité du transfert en fonction du taux de pompage normalisé gE = W2/g2 L’efficacité est maximale pour:
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Paramètres expérimentaux
Inverse du temps de vie: Taux d’écriture et de lecture: Taux de relaxation de la cavité:
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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
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Schéma du transfert WL Equations:
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Un autre protocole de transfert atomes/champ (Polzik)
x y z J Champ de contrôle Champ à stocker Ph - ( : vecteur de Stockes) Une seule quadrature du champ est transférée La deuxième quadrature est mesurée après interaction atome/champ Puis transférée via un feed-back magnétique Polzik, nature (2004)
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Equations d’évolution
Relations entrée-sortie Back-Action de l’Effet Faraday Effet Faraday
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Mémoire quantique: séquence temporelle
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Mémoire quantique en régime pulsé
Equations générales d’évolution: Dantan, PRA 73 (2006)
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Phase d’écriture : Construction du squeezing atomique
Conditions initiales: Variance à un instant quelconque: Où et et est l’enveloppe normalisée de l’intensité du pulse
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Efficacité du processus d’écriture
Profil du pulse gaussien: Valeur stationnaire (t>>T):
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Processus de lecture Fonction de corrélation du champ sortant: avec
Etat initial: Fonction de corrélation du champ sortant: avec
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Efficacité de lecture Détection homodyne impulsionnelle:
Efficacité de la lecture: Optimisation: et
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Schéma de mémoire prometteur en cours de réalisation
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
