量子信息存储器实验中的激光系统

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量子存储(quantum memory)是长距离量子保密通讯(quantum cryptogra-phy)的核心技术。近年来,量子存储技术已经有了一定的进展,但是其存储时间还不是很长。本文中正在搭建的实验系统是基于87Rb冷原子系综(cold atomicensemble)的量子存储器,目的是实现长寿命的量子信息存储。该实验系统主要需要两种波长的激光。一种激光用于量子信息的写入和读出,波长为795nm;另一种激光的波长为780nm,是87Rb磁光阱(magneto-optical trap,MOT)的冷却光。磁光阱将原子陷俘后形成冷原子系综,作为量子存储的介质。   本文主要阐述了量子存储器实验中激光系统的设计和研究工作以及87Rb磁光阱的搭建过程,主要工作有以下几点:   一、成功实现了795nm深冷注入锁定。将单模、窄线宽、低功率的主激光注入到多模、宽线宽、高功率的从激光器中,注入锁定成功后,从激光的运行模式和主激光完全相同;接着应用半导体制冷片(thermoelectric cooler,TEC)的深冷(deep cooling)技术,获得-35℃的低温,温度的降低使激光管的波长从808nm降至795nm左右;再将深冷技术应用于注入锁定,就得到了功率接近200mW、波长为795nm的激光输出。   二、制作了用于激光线宽展宽的高斯白噪声源。首先从稳压二极管的雪崩击穿获取白噪声信号,再经低噪声、高增益的芯片三级放大,得到-10dBm的高斯白噪声;然后经过可调放大器将此白噪声信号放大至10dBm,并将其耦合到从激光器中,最后得到了线宽较宽且不相干的耦合光。   三、成功实现了87Rb磁光阱。在磁场梯度为10G/cm的阱中,陷俘的原子数可达107量级;冷原子系综的直径为1.2mm,密度1010/cm3;持续时间2s。87Rb磁光阱的实现为长寿命的量子信息存储奠定了良好的基础。
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