利用存储光脉冲中原子自旋相干的多重频率转换

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在未来的量子信息处理和量子网络中,人们需要发展一些独立的设备用来实现量子记忆、量子发射和量子路由。在这些设备中,量子信息要以可控的方式在光场和实验介质之间转换。光子与周围环境之间有弱的相互作用,因此光子可以作为有效的信息载体,但同时光子也是难以操控的。最近的研究表明,电磁感应透明技术可以有效地实现光场的操控。特别地,基于电磁感应透明的光存储受到了很大的关注,其在经典和量子信息处理中有着重要的应用。电磁感应透明驱动的实验介质也可以用来加强光学非线性,从而获得有效的频率转换。最近人们已经利用原子非线性来加强光存储,或者用光存储来加强光学非线性。目前电磁感应透明效应的实验工作多数都是在原子气体中开展。为了实际应用,固态介质应该是首选的。固体提供空间独立的作用单元,没有原子扩散。因此固体可以替代原子气体来开展相关的研究工作。本文中,我们利用一个掺杂固体,实验上研究了基于存储光脉冲中原子自旋相干的多重频率转换。这个多重频率转换的本质是基于存储的原子自旋相干的四波混频。在电磁感应透明条件下,通过操控控制场的强度,输入的探测场被存储为原子自旋相干。利用两个不同的控制场与相干制备的介质相互作用,存储的原子自旋相干可以转换进入到三个不同的信息通道上去。通过操控散射原子自旋相干的控制场的光谱,多重频率转换被有效地获得。我们进一步分析了三个产生的信号对应着三个不同的物理过程。这个多重频率转换允许我们相干地操控光场,在进一步的信息处理和通信网络中有一定的潜在应用。
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