Optička kvantna memorija temeljena na elektromagnetski induciranoj transparenciji

master's thesis

• Title (english): Optical quantum memory based on electromagnetically induced transparency
• Author: Marin Đujić
• Mentor: Ticijana Ban (mentor)
• Mentor: Hrvoje Buljan (komentor)
• Committee member: Hrvoje Buljan (predsjednik povjerenstva)
• Committee member: Ticijana Ban (član povjerenstva)
• Committee member: Marko Tomislav Cvitaš (član povjerenstva)
• Committee member: Vedran Đerek (član povjerenstva)
• Committee member: Emil Tafra (član povjerenstva)
• Granter: University of Zagreb; Faculty of Science; (Department of Physics); Zagreb
• Defense date and country: 2022-07-07, Croatia
• Scientific / art field, discipline and subdiscipline: NATURAL SCIENCES; Physics

Abstract

Sigurna komunikacija na velike udaljenosti je u modernom svijetu postala važnija no ikad. Kvantna komunikacija predstavlja način na koji bi se moglo doći do fizikalno savršeno sigurne komunikacije. Važna prepreka na putu do njene tehnološke ostvarivosti jest postojane dugotrajne kvantne memorije. U ovom radu istražujemo zbog kojih sve faktora dolazi do gubljenja informacija tijekom zadržavanja pulsa unutar medija. Predstavljena je teorijska podloga pojave elektromagnetski inducirane transparencije (EIT-a), koja je ključna za ostvarenje optičke kvantne memorije. Osim toga, izračunata je i teorijska procjena dekoherencijskih učinaka. Opisane su eksperimentalne metode ostvarivanja stanja EIT-a koristeći hiperfine nivoe 85^Rb uz pomoć lasera kontinuiranog zračenja. Izmjereni su parametri EIT-a za ćelije s atomskim medijem u različitim uvjetima, koji su zatim uspoređeni s teorijskim vrijednostima. Ove vrijednosti su uspoređene s onima za svojstva optičke kvantne memorije kako bi se ustanovio odnos između dva sustava. Konačno, sustav je testiran na višim temperaturama kako bi se usporedio sa sličnim izvedenim eksperimentima.

Abstract (english)

Long distance secure communication is more important than ever in the modern world. Quantum communication presents a way to achieve physically perfectly secure communication. An important obstacle to a technological availability of such a thing is the existence of a long-term quantum memory. The goal of this thesis is to explore all the factors that lead to information loss during pulse storage in atomic medium. A theoretical background of electromagnetically induced transparency (EIT) is presented, which is key in achieving optical quantum memory. Furthermore, a theoretical estimate of decoherence effect is performed. The experimental methods of realising the state of EIT using hyperfine levels of 85^Rb and with a continuous wave laser are described. We measure the EIT parameters for atomic medium cells with different internal conditions, which we then compare to the theoretical values. The measured values are then compared to the ones obtained for the properties of optical quantum memories to determine the relation between the two systems. Finally, the system is tested on higher temperatures in order to compare our design with similar experiments done around the world.

• Keywords: EIT; kvantna memorija; dekoherencija; kvantna komunikacija; kvantni internet
• Keywords (english): EIT; quantum memory; decoherence; quantum communication; quantum internet
• Language: croatian
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:595862
• Study programme: Title: Physics; specializations in: Research; Course: Research; Study programme type: university; Study level: integrated undergraduate and graduate; Academic / professional title: magistar/magistra fizike (magistar/magistra fizike)
• Type of resource: Text
• File origin: Born digital
• Access conditions: Open access
• Created on: 2022-09-08 11:11:15