Rota para absorção de fótons individuais ultracurtos por um meio atômico

Abstract

O armazenamento de fótons individuais “ultra banda larga” derivados de uma fonte baseada em conversão paramétrica descendente apresenta grande potencial para promover um desenvolvimento significativo no campo da informação quântica. O desafio, no entanto, é a incompatibilidade entre a duração do fóton (ultracurto) e o tempo de vida longo requerido para a memória, que se traduzem em faixas de frequência bastante diferentes para os dois sistemas. Essa dificuldade pode ser mapeada para o problema de como um meio de banda estreita pode absorver eficientemente um pulso de luz banda larga. Nesta tese, é apresentada uma abordagem detalhada para esse problema, focando na absorção de fótons com ~800 nm, uma escolha comum para fontes de conversão paramétrica descendente, por um vapor de átomos de Rubídio aquecido. Para isso, é empregado um campo de controle intenso para conduzir uma transição sequencial de dois fótons nos átomos, juntamente com um campo de sinal fraco consistentes com pulsos de luz de femtosegundos limitados por transformada de Fourier. Portanto, é realizada uma descrição detalhada mostrando como medir pequenas absorções do pulso do sinal e como melhorar essa absorção através dos vários parâmetros do problema. Os resultados são modelados por uma teoria perturbativa adequada ao atual regime de absorção fraca. O uso sistemático de máscaras espectrais no pulso de sinal favoreceu o aumento de absorção por um fator de ~1,6 em comparação com o pico de absorção obtido no regime de pulsos limitados por transformada de Fourier. Por fim, é fornecido um roteiro com estratégias diferentes para obter absorções maiores.