Kísérletek „mezoszkópikus” rendszerekkel!

Az előadások a következő témára: "Kísérletek „mezoszkópikus” rendszerekkel!"— Előadás másolata:

1 Kísérletek „mezoszkópikus” rendszerekkel!
Schrödinger-macskák Élő és halott szuperpoziciója, összefonódva azzal, hogy egy radioaktív atom már elbomlott (↓) , ill. még nem bomlott el (↑) : Hogy lehet a szuperpoziciót megfigyelni? Interferenciában, ezt azonban zavarja az összefonódás! Yurke-Stoler PRL 1986: ez megszüntethető optikai forgatással: ezt detektáljuk Kísérletek „mezoszkópikus” rendszerekkel!

2 Kísérlet ioncsapdában: Monroe,…,Wineland (NIST), Science 1996 tf. nist
Kísérlet ioncsapdában: Monroe,…,Wineland (NIST), Science tf.nist.gov/timefreq/ion/qucomp/papers.htm → elméleti előzmény: Janszky,…,Kis Zsolt, PRA 1994 élő-halott ~ két hely (kettéhasadt koherens állapot) CAT-ION hiperfinom „eltoló erő” „hordozó” Stimulált Raman átmenetek: egyszerre két lézer; b+c: eltolás, a+b: átmenet a másik hiperfinom alapállapotba x irányú rezgés

3 ELTOLÓ ERŐ A STIMULÁLT RAMAN-ÁTMENETBEN?
Elméleti cikk: Meekhof et al. PRL 1996 Hiperfinom alapállapotok: azonos elektronhéj, különböző magspin-beállás → a direkt átmenet tiltott, de a Raman megengedett ELTOLÓ ERŐ A STIMULÁLT RAMAN-ÁTMENETBEN? Harmonikus oszcillátor: az alapállapot szélessége Mezoszkópikus: ha az eltolás ennek néhányszorosa! A lézerpár által leadott impulzus: Akkor elég erős a lökés, ha elég nagy a LAMB-DICKE PARAMÉTER: Itt η ~ 0.1 – 0.2, ami elég nagy a kísérlethez.

4 fluoreszcens detektálás
hiperfinom „eltoló erő” „hordozó” fluoreszcens detektálás a+b: b+c a+b: b+c a+b:

5 Az eltolt oszcillátor-alapállapotból koherens állapot lesz.
A végállapot: ahol A fázisok kontrollálása: Φ (a macskapár fáziskülönbsége) ← a b+c „eltoló impulzuspár” kezdőfázisa, α (a koherens állapot amplitudója) ← b+c időtartama A ↓ állapotot rezonancia-fluoreszcenciával detektálva („d” lézer) , ezt kapjuk (a koherens állapotok számolási szabályai szerint): Ezt kell a kísérlettel összehasonlítani: ha van oszcilláció, van macska.

6 α~1.5, δ változó: különféle macskák

7 maximális szétválás ~ 80 nm
A fő paraméter α (a koherens állapot kitérése): az oszcillátor átlagos gerjesztési szintje a koherens állapotban A dekoherencia sebessége is tel arányosan nő: túlnagy macskák nem érik meg a detektálás pillanatát! maximális szétválás ~ 80 nm Ez még kísérleti görbe, ilyet már csak rajzolni lehet. dekoherencia: Zurek, Physics Today 1991 okt., 36. old.

8 Doppler sebességszelekció
Kísérlet mikromézerben: Brune,…,Haroche: PRL 77,4887(1996) Doppler sebességszelekció A C rezonátorba az S klasszikus forrás tipikusan nem meghatározott számú fotont küld be, hanem koherens állapotban levő sugárzást:

9 Az első Ramsey-rezonátor e és g szuperpozicióját készíti el, ezt követi a C üregbeli koherens állapottal való kölcsönhatás, amely után az állapot: A Ramsey-elhangolás miatt a két tag között repülési fáziskülönbség halmozódik fel, majd a második Ramsey-rezonátor a két tagot e és g szerint interferáltatja, amit végül az ionizációs detektorok tapogatnak le.

10 Φ változtatható a δ elhangolással! a Ramsey-interferencia kontrasztja,
A fotonállapot így alakul: Itt a macska! a Ramsey-interferencia kontrasztja, a Ramsey-interferencia-redők eltolódása fringes

11 Ramsey-frekvencia

12

13 itt van az interferencia
Két-atom-interferencia két egymás után átrepülő atom között a fotontér teremt kapcsolatot Rydberg-atom preparálás 2μs 2μs 30-250μs a második atom után itt van az interferencia kezdeti fotonállapot az első atom után

14 ez a kombináció független a Ramsey-elhangolástól,
ez a mértéke a két-atom korrelációnak Nagyobb macska-távolság esetén gyorsabb a dekoherencia

15 qubit, 2 qubites kapu (működik, de a technika nagyon nehéz)
További fejlemények: qubit, 2 qubites kapu (működik, de a technika nagyon nehéz) mikrohullám helyett optikai rezonátor (könnyebb kezelni, de nehezebb elérni az elég nagy jóságot) több atomos korrelációk kontrollált fotonállapotok preparálása és mérése A témáról mindent tud: Domokos Péter, SzFKI