Статьи автора

ОСЦИЛЛЯЦИИ РАБИ ПРИ ТРЕХФОТОННОМ ЛАЗЕРНОМ ВОЗБУЖДЕНИИ ОДИНОЧНОГО РИДБЕРГОВСКОГО АТОМА РУБИДИЯ В ОПТИЧЕСКОЙ ДИПОЛЬНОЙ ЛОВУШКЕ

Номер выпуска 4 от 15.10.2024

В эксперименте по трехфотонному лазерному возбуждению 5S1/2 → 5P3/2 → 6S1/2 → 37P3/2 одиночного ридберговского атома 87Rb, захваченного в оптическую дипольную ловушку, впервые наблюдались трехфотонные осцилляции населенностей Раби между основным и ридберговским состоянием. Одиночный атом регистрировался оптическим методом по сигналу резонансной флуоресценции на малошумящей sCMOS-видеокамере. Измерялась относительная вероятность атому остаться в ловушке после действия трех синхронизованных возбуждающих лазерных импульсов с длительностями, изменяемыми от 100 нс до 2 мкс. Особенностью эксперимента было использование интенсивного лазерного излучения с длиной волны 1367 нм на второй ступени возбуждения, обеспечивающего однофотонную частоту Раби до 2 ГГц для управления эффективными отстройками промежуточных уровней трехфотонного перехода за счет динамического эффекта Штарка. Зарегистрированы осцилляции Раби с частотой от 1 до 5 МГц в зависимости от интенсивности лазерных импульсов первой и второй ступеней возбуждения при времени когерентности 0.7−0.8 мкс. Обсуждаются пути увеличения времени когерентности и контраста трехфотонных осцилляций Раби для применений в квантовой информатике с ридберговскими атомами.

123 0

Масштабируемая архитектура гетероядерного квантового регистра из нейтральных атомов на основе электромагнитно-индуцированной прозрачности

Номер выпуска 2 от 01.08.2023

Основываясь на нашей недавней статье [arXiv: 2206.12176 (2022)], мы рассматриваем масштабируемую архитектуру гетероядерного квантового регистра из нейтральных атомов щелочных металов, в котором возможна параллельная реализация вентилей CNOT (управляемое НЕ) для квантовой обработки информации. Параллельное выполнение вентилей CNOT для удаленных друг от друга пар кубитов сочетается с последовательным выполнением таких вентилей для пар соседних кубитов, в которых один из кубитов является общим для всех пар. Для выполнения вентилей используется когерентный транспорт массива атомов одного химического элемента (вспомогательные кубиты) по отношению к массиву атомов другого химического элемента (кубиты данных). Вспомогательные кубиты удерживаются в массиве мобильных оптических дипольных ловушек, генерируемых двумерным акустооптическим дефлектором. Кубиты данных хранятся в массиве стационарных оптических дипольных ловушек, создаваемых с помощью пространственного модулятора света. Когерентный транспорт обеспечивает сохранение суперпозиций логических состояний вспомогательных кубитов, несмотря на их перемещение в пространстве. При этом пути перемещения выбираются таким образом, чтобы избежать пересечений с кубитами данных в пространстве. Численно оптимизированы параметры системы для достижения точности параллельновыполняемых вентилей CNOT около F = 95% для условий, которые могут быть реализованы в эксперименте. Предложенная архитектура может быть применена для реализации поверхностных кодовквантовой коррекции ошибок. Для оценки эффективности вентилей также исследованы энтропия Реньи и взаимная информация.

52 0

Квантовый алгоритм решения задачи коммивояжера методом квантовой оценки фазы и квантового поиска

Номер выпуска 2 от 01.08.2023

Рассмотрен квантовый алгоритм решения задачи коммивояжера методом квантовой оценки фазы и квантового поиска. Развивается подход, ранее предложенный для решения этой задачи. Использован один квантовый регистр для кодирования собственных состояний унитарного оператора, фаза которого задает длительность каждого из возможных маршрутов. Для оценки длительности маршрута используется алгоритм квантовой оценки фазы. Затем для нахождения минимальной длительности маршрута измеренные значения длительностей кодируются в состояния второго квантового регистра и проводится поиск оптимального маршрута с помощью модифицированного алгоритма Гровера. Проведено численное моделирование предложенного квантового алгоритма с использованием библиотеки Qiskit для одной и двух итераций модифицированного алгоритма Гровера.

50 0

Трехфотонное лазерное возбуждение одиночных ридберговских атомов рубидия в оптической дипольной ловушке

Номер выпуска 2 от 01.08.2023

Экспериментально продемонстрировано трехфотонное лазерное возбуждение одиночных атомов рубидия в оптической дипольной ловушке в ридберговское 37P -состояние лазерными излучениями с длинами волн 780 нм, 1367 нм и 743 нм. Возбуждение в ридберговские состояния детектировалось оптическим методом по потерям атомов в оптической дипольной ловушке. Записаны спектры лазерного возбуждения одиночных ридберговских атомов в оптической дипольной ловушке и измерена зависимость вероятности возбуждения от длительности лазерного импульса. Измеренная ширина спектра составила 2 МГц. Также проведены эксперименты по спектроскопии гашения флуоресценции облака холодных атомов в магнитооптической ловушке при трехфотонном лазерном возбуждении атомов в ридберговские состояния. Проведено сравнение результатов экспериментов с численным расчетом. Рассмотрены методы повышения точности когерентного трехфотонного лазерного возбуждения ридберговских атомов в оптической дипольной ловушке.

50 0

ИССЛЕДОВАНИЕ ТРЕХЧАСТИЧНОГО РЕЗОНАНСА ФЁРСТЕРА ДЛЯ РАЗЛИЧНЫХ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ КОНФИГУРАЦИЙ ТРЕХ ВЗАИМОДЕЙСТВУЮЩИХ РИДБЕРГОВСКИХ АТОМОВ РУБИДИЯ

Номер выпуска 1 от 01.07.2025

Трехчастичные резонансы Фёрстера, управляемые постоянным электрическим полем, представляют интерес для реализации трехкубитовых квантовых операций с ансамблями одиночных атомов, захваченных в оптические ловушки и возбуждаемых в сильно взаимодействующие ридберговские состояния. В работе П. Шене с соавт. (КЭ 50, 213 (2020)) нами был предложен и проанализирован трехчастичный резонанс Фёрстера нового типа 3 × nP3/2 → nS1/2 + (n + 1)S1/2 + nP1/2, который можно реализовать с ридберговскими атомами Rb для произвольного главного квантового числа n. Его особенностью является то, что третий атом переходит в состояние с полным моментом J = 1/2, которое не имеет штарковской структуры, поэтому двухчастичные резонансы Фёрстера полностью отсутствуют. В настоящей работе выполнено расширенное теоретическое исследование данного трехчастичного резонанса Фёрстера для различных пространственных конфигураций трех взаимодействующих ридберговских атомов Rb и определены условия для их экспериментальной реализации. Обнаружено, что один из резонансов имеет слабую зависимость резонансного электрического поля от расстояния между атомами и поэтому является наиболее подходящим для выполнения экспериментов по наблюдению когерентных осцилляций населенностей коллективных трехчастичных состояний и реализации трехкубитовых квантовых операций на их основе.

10 0