elib
DLR-Header
DLR-Logo -> http://www.dlr.de
DLR Portal Home | Imprint | Privacy Policy | Contact | Deutsch
Fontsize: [-] Text [+]

Multi-cell quantum memory

Meßner, Leon (2021) Multi-cell quantum memory. Master's, Technische Universität Berlin.

Full text not available from this repository.

Abstract

Die vorliegende Arbeit untersucht die Möglichkeit, optische Pulse in Cs-Dampfzellen bei Raumtemperatur zu speichern. Dabei liegt das Hauptaugenmerk auf der Realisierung von mehreren räumlich getrennten Speicherbereichen innerhalb derselben Dampfzelle. Dies ist Motiviert durch die kritische Rolle, die optische Quantenspeicher innerhalb von Quanteninformationsnetzen und quantenbasierten Rechenwerken spielen werden. Analog zu klassischen Informationsspeichern in den Komponenten des Internet und Computern ist eine weit verbreitete Anwendung von Speicherelementen in der quantenbasierten Informationstechnologie sehr wahrscheinlich. Die Möglichkeit, Datenpakete zwischenzulagern oder deren zeitliche Abfolge zu verändern, ist ein entscheidender Vorteil des Internets gegenüber leitungsvermittelten Netzwerken. Dies erlaubt es, Endpunkte unterschiedlichster Form über eine inhomogene und abstrahierbare Infrastruktur zu verbinden. In Computern sorgen mehrere Schichten von Cache-Speicher dafür, dass die CPU latenzarm auf Daten und Instruktionen zurückgreifen kann. Weiterhin parallelisieren diese Speicher den Input und ermöglichen asynchrones Arbeiten bei unterschiedlichen Clock-Frequenzen für unterschiedliche Bereiche des Systems. Im Gegensatz zu dem klar definierten Einsatzbereich von klassischen Speicherelementen werden bei Quantenspeichern viele unterschiedliche Ansätze verfolgt. Diese unterscheiden sich in den verwendeten atomaren Systemen, in der Art der Licht-Materie-Wechselwirkung und in den erwarteten Operationen die an den gespeicherten Zuständen durchgeführt werden können [Hes16]. So eignen sich z.B. einzelne Atome gut, um durch direkte Wechselwirkungen Quanten-Logik-Operationen mit zwei Systemen durchzuführen. Systeme aus atomaren Ensemblen zeichnen sich durch ihre kontrollierbare kohärente Licht-Materie-Wechselwirkung aus und durch weniger experimentelle Komplexität. Vor allem bei zukünftigen Anwendungen, die hohe Integration und Fehlertoleranz erfordern, ist dies ein Vorteil. Die Darstellung in dieser Arbeit ist in drei Bereiche geteilt. Kapitel 2 gibt einen Überblick über die theoretischen Grundlagen der Licht-Materie-Wechselwirkungen in Cs-Dampfzellen und die optische Adressierung mit akusto-optischen Kristallen. Kapitel 3 und 4 beschreiben den Aufbau und die durchgeführten Experimente. Das zentrale Ergebnis ist hierbei das erfolgreiche Speichern von mehreren optischen Pulsen in zufällig adressierten atomaren Ensemblen in einer Cs-Dampfzelle bei Raumtemperatur. Maximal konnten drei Pulse gespeichert und wieder ausgelesen werden. Die längste Speicherzeit betrug dabei 2 µs innerhalb einer Sequenz von 4,2 µs Gesamtlänge. Diese Sequenz bestand aus 12 zufällig ausgewählten Operationen (Schreiben/Lesen), die sequenziell auf den Quantenspeicher angewendet wurden. Durch vorherige Charakterisierung des Aufbaus wurde sichergestellt, dass sich benachbarte Operationen nicht beeinflussen. Diese Ergebnisse helfen dabei, zukünftige Schwerpunkte der Optimierung zu definieren. Weiterhin zeigen sie, dass der verwendete Aufbau ein vielversprechender Ausgangspunkt für die Realisierung von mehrzelligen Quantenspeichern für Einzelphotonen ist und ein Element in zukünftigen Quanteninformationsnetzen bilden kann.

Item URL in elib:https://elib.dlr.de/143623/
Document Type:Thesis (Master's)
Title:Multi-cell quantum memory
Authors:
AuthorsInstitution or Email of AuthorsAuthor's ORCID iDORCID Put Code
Meßner, LeonUNSPECIFIEDUNSPECIFIEDUNSPECIFIED
Date:June 2021
Refereed publication:Yes
Open Access:No
Number of Pages:45
Status:Unpublished
Keywords:Quantenspeicher, Quantenkommunikation
Institution:Technische Universität Berlin
Department:Institut für Optik und Atomare Physik
HGF - Research field:Aeronautics, Space and Transport
HGF - Program:Space
HGF - Program Themes:Space System Technology
DLR - Research area:Raumfahrt
DLR - Program:R SY - Space System Technology
DLR - Research theme (Project):R - Detectors for optical instruments
Location: Berlin-Adlershof
Institutes and Institutions:Institute of Optical Sensor Systems > Terahertz and Laser Spectroscopy
Deposited By: Wolters, Janik
Deposited On:25 Aug 2021 12:14
Last Modified:25 Aug 2021 12:14

Repository Staff Only: item control page

Browse
Search
Help & Contact
Information
electronic library is running on EPrints 3.3.12
Website and database design: Copyright © German Aerospace Center (DLR). All rights reserved.