Electrodinámica cuántica
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Electrodinmica Cuntica de Cavidades.
Luis A. Orozco Joint Quantum Institute Department of Physics, University of Maryland
y National Institute of Standards and Technology TaDEM 2012
UNAM Con apoyo de la Optical Society of America
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Joint Quantum Institute, UMD-NIST Andres Cimmarusti Burkley Patterson Christopher Schroeder Luis A. Orozco
Former: David G. Norris (PhD May 2011) Joshua Crawford (BSc May 2011)
Universidad Nacional Autnoma de Mxico Pablo Barberis Blostein,
Dept. of Physics, University of Auckland Howard J. Carmichael
Trabajo apoyado por NSF EEUU, CONACYT Mxico y the Mardsen Fund of RSNZ.
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Pablo Barberis
Joshua Crawford David Norris
Howard Carmichael
Andres Cimmarusti Burkley Patterson Chris Schroeder
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Sistema de Electrodinmica Cuntica de Cavidades en el
espectro ptico.
Excitacin continua a 780 nm / (2) = 3.0 x 106 s-1
g / (2) = de 1.0 a 5 MHz
/ (2) = 6.0 x 106 s-1 85Rb
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Atomos + Modo de la cavidad
vEdg =
Ev =20Vef
Acoplamiento dipolar entre el tomo y la cavidad.
El campo promedio de un fotn en una cavidad con un volumen Vef es:
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Dos nmeros adimensionales:
C1=g2
1a 0.1
n0 = 2
3g2 0.5 a 5
C = C1N Figura de mrito (Cooperatividad) :
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Medicin de la funcin de correlacin de la intensidad
2)2(
)(
)()()(
tI
tItIg
+=
Da la probabilidad de detectar un fotn en a tiempo t + dado que uno ha sido detecado en el tiempo t. Esto es una medicin condicional:
I
Ig c
)()()2(
=
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Sistema nuevo
/ (2) = 3.0 x 106 s-1 g / (2) = 1.0 MHz
/ (2 ) = 6.0 x 106 s-1
Campo magntico
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Estructura completa de 85Rb
5S1/2 F=3
5P3/2 F=4
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Agregar un campo magntico B
Efecto Zeeman
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Agregar un lser resonante
Efecto Stark AC
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AC El efecto Stark AC decrece la separacin entre g-1 y g+1
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Creacin, deteccin y control de coherencia en el estado base, generada por emisin
espontnea
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Un tomo entra a la cavidad preparado en el estado base g0
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Deteccin de un fotn horizonal garantiza la superposicin
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Continuar con la excitacin resonante de polarizacin
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Deteccin del segundo fotn horizonal pone al tomo en el estado donde comenz borrando la informacin sobre cual camino sigui: Quantum Eraser. (See Zajonc, Phys. Lett. A 96, 61 (1983).)
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85Rb D2 line (F=3 a F=4) Los tomos entran al modo de la cavidad bombeados pticamente en el estado g0
Start click
Stop click
Coherencia espontaneamente generada por la fluoresencia resonante en una cavidad
Usar mediciones condicionadas: g(2)()
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El resultado es un batido cuntico del estado base
0.8
1
1.2
1.4
1.6
1.8
2
-3 0 3
g(2)
()
(s)
Transit time of atoms
Intensity autocorrelation
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0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
0 5 10
g
e g/2
Frequency (MHz)
Pow
er (a
.u.)
Espectro FFT
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Cambio de la frecuencia con el campo magntico
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Tres procesos generan oscilaciones
Batido de los dos estados base de un tomo solo.
Dos tomos, cada uno generando un fotn
Batido con la excitacin
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Medicin experimental rotando la polarizacin de la excitacin.
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La frecuencia aumenta con la intensidad
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n=0.4 n=1.2 n=4.2
No solo un corrimiento, sino tambin un ensanchamiento y decaimiento de la amplitude con mayor intensidad
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Atomo preparado en el estado base
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Deteccin del fotn horizontal garantiza la superposicin
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Contina la excitacin resonante
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Dispersin de Rayleigh
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Deteccin del segundo fotn horizontal
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Trajectorias cunticas
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Dispersin de Rayleigh solo transiciones Modelo simplificado
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Decoherencia
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Rgime (transiciones).
decoherencia ~
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La emisin esponnea prepara el sistema. Comienza el reloj con su deteccin.
Demasiada emisin espontanea puede destruir la coherencia.
Se puede tulizar para control?
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Apagar la excitacin
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Conclusiones
La creacion espontnea de coherencia nos permite estudiar su evolucin condicionada
Hemos comenzado a aplicar control (retroalimentacin) al problema y mejora la coherencia.
Pruebas con RF
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Gracias