مطالعه ی نظری تله اندازی تپ های نوری در هنگردی از اتم های سه ترازی فوق سرد

در این پایان نامه، به مطالعه ی نظری ساز و کار تولید تپ های ایستا (تله اندازی تپ های نوری) در هنگردی از اتم های سه ترازی فوق سرد خواهیم پرداخت. برای این منظور، ابتدا روش های سردسازی هنگردی از اتم های خنثی را به اختصار مرور می کنیم.به دام اندازی تپ های نوری در سامانه های اتمی، مبتنی بر پدیده ی شفافیت الکترومغناطیس القائیده است که علاوه بر کنترل همدوس، ذخیره سازی و بازیابی تپ های نوری، موجب تقویت برهم کنش های غیرخطی میان میدان الکترومغناطیس و محیط اتمی می شود. در این زمینه، نخست به مطالعه ی نظری پدیده ی شفافیت الکترومغناطیس القائیده با میدان کنترل رونده در هنگردی از اتم های سه ترازی با پیکربندی و بررسی نقش عوامل مختلف واهمدوسی می پردازیم.با استفاده از مفهوم میدان پلاریتونِ حالت تاریک نشان می دهیم با چرخش زاویه ی ترکیب که وابسته به شدت میدان کنترل است، امکان ذخیره سازی اطلاعات موجود در تپ گمانه بر روی اتم ها، که به عنوان ذخیره ساز محسوب می شوند، و بازیابی آن فراهم می شود. اگرچه ذخیره سازی و بازیابی تپ های نوری به علاوه تقویت برهم کنش های غیرخطی در طرحواره های مبتنی بر شفافیت الکترومغناطیس القائیده به اثبات رسیده است، اما به دلیل برهم کنش ضعیف اتم -میدان و محدود بودن مدت زمان ذخیره سازی تپ گمانه، مسئله ی ذخیره سازی و بازیابی تپ های نوری را در سامانه ی اتمی مبتنی بر پدیده ی شفافیت الکترومغناطیس القائیده با میدان کنترل ایستاده در محیط گرم مطرح می کنیم. نشان می دهیم که با چشم پوشی از پخش شدگی در محیط گرم و استفاده از میدان کنترل ایستاده در مرحله ی بازیابی، تپ بازیابی شده یک تپ ایستا (سرعت گروه صفر) خواهد بود و بدین ترتیب مدت زمان حضور میدان در محیط افزایش می یابد. از آن جا که در اجرای پروتکل های پردازش اطلاعات کوانتومی موضوع انتقال همدوس اطلاعات میان تابش الکترومغناطیس و سامانه ی اتمی بسیار مورد توجه است، از دست رفتن اطلاعات ذخیره شده در سامانه، یک مشکل اساسی محسوب می شود. بر این اساس، به بررسی بازیابی تپ های نوری در یک محیط اتمی فوق سرد مبتنی بر شفافیت الکترومغناطیس القائیده با میدان کنترل ایستاده، مبادرت می ورزیم. با مطالعه ی دینامیک سامانه ی مزبور در چارچوب رهیافت های تحلیلی و عددی نشان می دهیم که اگر چه حضور مرتبه های بالای همدوسی در این سامانه، برخلاف محیط اتمی گرم، باعث شکافته شدن تپ بازیابی شده در جهت انتشار می شود اما با استفاده از برخی روش های مشخص امکان تولید تپ ایستا فراهم می شود. به این ترتیب نه تنها افزایش مدت زمان حضور میدان گمانه در سامانه و در نتیجه افزایش بازده ی تقویت برهم کنش های غیرخطی میان تابش الکترومغناطیس و هنگرد اتمی تحقق می یابد بلکه امکان کنترل و دست کاری تپ نوری تقویت می شود. از این رو، به دلیل قابل کنترل بودن عوامل واهمدوسی در محیط فوق سرد، محیط مزبور به عنوان گزینه ی مناسب تری برای تحقق عملی طرحواره های نظری مربوط به کنترل تپ های نوری در محیط اتمی، از اهمیت ویژه ای برخوردار است.