冷原子自旋波相干操控及玻色費(fèi)米簡并混合氣制備.pdf

1、量子存儲是量子網(wǎng)絡(luò)、量子中繼、量子計算等量子信息處理的應(yīng)用中一個重要的組成部分，而基于冷原子系統(tǒng)的量子存儲是目前綜合性能表現(xiàn)最佳的存儲系統(tǒng)，已經(jīng)獲得一系列重要進(jìn)展。
　　本論文中的第一部分介紹的是利用雙光子拉曼躍遷對冷原子量子存儲中的自旋波進(jìn)行相干操控的研究。在實驗上利用拉曼rephase過程成功抑制了自旋波的退相干，將存儲壽命提升了六倍，并且證明了讀出光的單光子性;這是首次驗證可以利用自旋回聲技術(shù)在單量子水平上延長自旋波存儲壽命

2、，并且彌合了之前的理論矛盾。另外，還演示了利用拉曼躍遷和拉莫爾進(jìn)動在Bloch球中對自旋波量子比特進(jìn)行的任意旋轉(zhuǎn)和單比特門操作，其中繞x，y,z三個坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)之后的量子態(tài)保真度可以達(dá)到98.8％，而sigmax，sigmay,sigmaz以及Hadamard這四個單比特門操作的平均過程保真度為94.7％。最后，利用駐波光場驅(qū)動的拉曼拉比躍遷演示驗證了一個量子光刻的理論方案，并在實驗中將原子條紋制備的分辨率提升到了光學(xué)駐波衍射極限的九倍以

3、上。
　　本論文中的第二部分主要描述了一套超冷玻色費(fèi)米混合氣體實驗裝置的搭建，以及量子簡并混合氣體的制備。這套實驗裝置可以同時冷卻、裝載和蒸發(fā)Na和K這兩種堿金屬原子，同時對K原子的三種同位素也都可以工作。目前獲得的混合簡并氣體中，Na23 BEC和K40費(fèi)米氣體的典型原子數(shù)大約都在十萬左右，并且溫度約為0.4至0.5的費(fèi)米溫度。該超冷玻色費(fèi)米混合簡并氣體的制備，為后續(xù)利用Feshbach共振和雙光子STIRAP過程產(chǎn)生絕對的振轉(zhuǎn)