Open Access
Access granted
Subscription Access
Vol 164, No 2 (2023)
Articles
Nablyudenie difraktsii kapitsy - diraka v gaze atomov litiya pri pomoshchi rasseyaniya bregga
Abstract
Короткоживущая решетка плотности создается в газе атомов лития. Газ предварительно охлажден в магнитооптической ловушке. Образование решетки происходит благодаря дифракции атомов на стоячей световой волне. Решетка наблюдается по брэгговскому рассеянию света на ней. Указанный способ создания и наблюдения за решеткой может быть использован в атомном интерферометре на основе лития.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2023;164(2):175-179
175-179
Optimizatsiya pereputyvayushchikh logicheskikh ventiley na osnove effekta ridbergovskoy blokady
Abstract
Проанализирована реализация квантового логического вентиля в системе холодных атомов, удерживаемых оптическими микроловушками. Проведено моделирование динамики двух спиновых кубитов, в котором рассматривается ряд процессов, ограничивающих эффективность механизма перепутывания на основе эффекта ридберговской блокады, и предложена геометрия двухфотонного возбуждения ридберговских состояний атомов, позволяющая повысить устойчивость системы к вариации ряда параметров, а также снизить потери, связанные с процессами некогерентного рассеяния управляющего излучения.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2023;164(2):180-185
180-185
Razlet ul'trakholodnykh bozonov iz magnitnoy lovushki.kommentariy k stat'e e. a. kuznetsova, m. yu. kagana«simmetriynyy podkhod v zadache o rasshirenii gazov v vakuum»
Abstract
Показано, что аргументы работы Е. А. Кузнецова и М. Ю. Кагана, ЖЭТФ 159, 794 (2021), не дают оснований сомневаться в достоверности стандартной диагностики бозе-эйнштейновской конденсации разреженных газов в ловушках по разлету конденсатов в вакуум.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2023;164(2):186-189
186-189
190-192
Pretsizionnaya spektroskopiya ridbergovskikh sostoyaniy shchelochnozemel'nykh atomov dlya izmereniya kharakteristik svch izlucheniya
Abstract
Определены условия расщепления резонанса электромагнитно-индуцированной прозрачности (ЭИП) полем микроволнового излучения и рассчитаны частоты и амплитуды радиационных переходов между ридберговскими состояниями атомов щелочноземельных элементов группы IIa, необходимые для прецизионных измерений напряженности сверхвысокочастотного (СВЧ) электрического поля. Численные значения частот и матричных элементов аппроксимированы асимптотическими полиномами и табулированы для дипольных переходов между синглетными nS-, nP-, nD- и nF-состояниями с большими значениями главных квантовых чисел n.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2023;164(2):193-203
193-203
Dvumernaya magnito-opticheskaya lovushka dlya sozdaniya potoka kholodnykh atomov tuliya
Abstract
Предложен дизайн источника холодных атомов тулия на основе двумерной магнито-оптической ловушки и проведено численное моделирование его работы. Были найдены оптимальные параметры охлаждающего излучения и магнитного поля и показано, что при полной мощности излучения 50 мВт и температуре атомной печки 800 К предложенная конфигурация может обеспечить поток в 4 · 108 холодных атомов в секунду, а при повышении температуры печки поток может достигать значенийпорядка 1011 ат./с. Такой источник может быть использован как для создания стандартов частоты, так и в задачах, связанных с квантовыми симуляторами и получением конденсата Бозе - Эйнштейна.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2023;164(2):204-213
204-213
Issledovaniya parametrov rezonansa kogerentnogo pleneniya naselennostey i polevykh sdvigov pri registratsii signala iz raznykh oblastey poperechnogo secheniya vzaimodeystviya lazernogo izlucheniya s atomami
Abstract
Представлены результаты экспериментального сравнения параметров резонанса когерентного пленения населенностей (КПН) для линии D1 в 87Rb и световых сдвигов при регистрации сигнала из разных областей поперечного сечения взаимодействия лазерного излучения с атомами. Предложен метод поиска рабочих условий с нулевым световым сдвигом и их автоматической стабилизацией, что позволит улучшить долговременную стабильность СВЧ-стандартов частоты на базе КПН-резонансов.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2023;164(2):214-222
214-222
Optimizatsiya parametrov petel' obratnoy svyazi v opticheskikh chasakh na atomakh tuliya pri sinkhronnom slichenii
Abstract
Синхронное сличение оптических часов с использованием фазово-когерентных часовых лазеров позволяет определять разность (отношение) частот часовых переходов, не ограниченную общими шумами используемых лазеров. Проведено детальное моделирование сличения двух тулиевых оптических часов с использованием синхронного опроса атомов излучением общего часового лазера. Определен ряд критичных параметров, таких как остаточные нескореллированные частотные и амплитудные шумы импульсов пробного излучения и шумы считывания, которые могут приводить к ухудшению стабильности сличения. В то же время продемонстрировано, что такой способ нечувствителен к флуктуациям числа атомов, калибровке параметров петли обратной связи, отдельным выбросам в циклах измерений и флуктуациям лабораторного магнитного поля.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2023;164(2):223-229
223-229
Masshtabiruemaya arkhitektura geteroyadernogo kvantovogo registra iz neytral'nykh atomov na osnove elektromagnitno-indutsirovannoy prozrachnosti
Abstract
Основываясь на нашей недавней статье [arXiv: 2206.12176 (2022)], мы рассматриваем масштабируемую архитектуру гетероядерного квантового регистра из нейтральных атомов щелочных металов, в котором возможна параллельная реализация вентилей CNOT (управляемое НЕ) для квантовой обработки информации. Параллельное выполнение вентилей CNOT для удаленных друг от друга пар кубитов сочетается с последовательным выполнением таких вентилей для пар соседних кубитов, в которых один из кубитов является общим для всех пар. Для выполнения вентилей используется когерентный транспорт массива атомов одного химического элемента (вспомогательные кубиты) по отношению к массиву атомов другого химического элемента (кубиты данных). Вспомогательные кубиты удерживаются в массиве мобильных оптических дипольных ловушек, генерируемых двумерным акустооптическим дефлектором. Кубиты данных хранятся в массиве стационарных оптических дипольных ловушек, создаваемых с помощью пространственного модулятора света. Когерентный транспорт обеспечивает сохранение суперпозиций логических состояний вспомогательных кубитов, несмотря на их перемещение в пространстве. При этом пути перемещения выбираются таким образом, чтобы избежать пересечений с кубитами данных в пространстве. Численно оптимизированы параметры системы для достижения точности параллельновыполняемых вентилей CNOT около F = 95% для условий, которые могут быть реализованы в эксперименте. Предложенная архитектура может быть применена для реализации поверхностных кодовквантовой коррекции ошибок. Для оценки эффективности вентилей также исследованы энтропия Реньи и взаимная информация.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2023;164(2):230-240
230-240
Kvantovyy algoritm resheniya zadachi kommivoyazhera metodom kvantovoy otsenki fazy i kvantovogo poiska
Abstract
Рассмотрен квантовый алгоритм решения задачи коммивояжера методом квантовой оценки фазы и квантового поиска. Развивается подход, ранее предложенный для решения этой задачи. Использован один квантовый регистр для кодирования собственных состояний унитарного оператора, фаза которого задает длительность каждого из возможных маршрутов. Для оценки длительности маршрута используется алгоритм квантовой оценки фазы. Затем для нахождения минимальной длительности маршрута измеренные значения длительностей кодируются в состояния второго квантового регистра и проводится поиск оптимального маршрута с помощью модифицированного алгоритма Гровера. Проведено численное моделирование предложенного квантового алгоритма с использованием библиотеки Qiskit для одной и двух итераций модифицированного алгоритма Гровера.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2023;164(2):241-246
241-246
Sistema aktivnogo navedeniya dlya peredachi ul'trastabil'nykh signalov opticheskoy chastoty po vozdushnomu kanalu
Abstract
Разработана и создана система активного наведения для атмосферного канала передачи ультрастабильных оптических сигналов частоты, позволяющая существенно уменьшить геометрические отклонения передаваемого лазерного луча и обеспечить стабильную передачу в условиях движущегося отражателя, установленного в средней точке линии. Результаты тестирования работы системы подтверждают ее высокую эффективность и потенциал для применения в реальных условиях.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2023;164(2):247-254
247-254
Polevoy sdvig rezonansa kogerentnogo pleneniya naselennostey s uchetom prostranstvennoy neodnorodnosti svetovogo puchka
Abstract
Исследуется полевой сдвиг резонанса когерентного пленения населенностей (КПН), возбуждаемого бихроматическим полем в открытой Λ-системе, с учетом гауссового профиля интенсивности лазерного излучения. При этом рассматриваются два метода формирования сигнала ошибки: частотная гармоническая модуляция и фазовая ступенчатая модуляция (фазовые прыжки). Показано, что пространственная неоднородность светового пучка приводит к существенно нелинейной зависимости сдвига сигнала ошибки от интенсивности лазерного излучения. Предложен метод, позволяющий линеаризовать данную зависимость, что имеет важное значение для развития методов подавления полевого сдвига в атомных часах на основе резонансов КПН.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2023;164(2):255-261
255-261
Lazernoe okhlazhdenie atomov litiya-6 v bikhromaticheskom svetovom pole
Abstract
Проведено исследование кинетики атомов 6Li в бихроматическом лазерном поле, возбуждающем переходы на D2- и D1-линиях. Модель учитывает сложную реальную структуру энергетических уровней 6Li, в том числе зеемановское вырождение, а также неоднородную пространственную поляризацию лазерного поля. Обнаружено, что принципиальными для лазерного охлаждения атомов являются отстройка и поляризационная конфигурация компоненты светового поля резонансной D2-линии атома 6Li. Показана возможность охлаждения атомов ниже доплеровского предела.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2023;164(2):262-272
262-272
Okhlazhdenie iona itterbiya-171 v polikhromaticheskom pole
Abstract
Стандартные методы лазерного охлаждения 171Yb+ в радиочастотной ловушке предполагают использование когерентных световых полей, резонансных оптическим переходам линии 2 S 1 / 2 → 2 P 1 / 2, а также магнитного поля, позволяющего разрушить состояние когерентного пленения населенностей на уровне 2 S 1 / 2( F = 1). Дальнейшие прецизионные измерения, проводимые, например, с использованием переходов (квадрупольного 2 S 1 / 2( F = 0) → 2 D 3 / 2( F = 2) и октупольного 2 S 1 / 2( F = 0) → 2 F 7 / 2( F = 2)), требуют существенного подавления и контроля остаточного магнитного поля. В настоящей работе мы детально исследуем альтернативный метод лазерного охлаждения 171Yb+ с использованием полихроматических полей, позволяющий полностью исключить применение магнитного поля в задаче охлаждения иона и, таким образом, подавить сдвиги, связанные с квадратичным эффектом Зеемана от неконтролируемого остаточного магнитного поля.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2023;164(2):273-281
273-281
Trekhfotonnoe lazernoe vozbuzhdenie odinochnykh ridbergovskikh atomov rubidiya v opticheskoy dipol'noy lovushke
Abstract
Экспериментально продемонстрировано трехфотонное лазерное возбуждение одиночных атомов рубидия в оптической дипольной ловушке в ридберговское 37P -состояние лазерными излучениями с длинами волн 780 нм, 1367 нм и 743 нм. Возбуждение в ридберговские состояния детектировалось оптическим методом по потерям атомов в оптической дипольной ловушке. Записаны спектры лазерного возбуждения одиночных ридберговских атомов в оптической дипольной ловушке и измерена зависимость вероятности возбуждения от длительности лазерного импульса. Измеренная ширина спектра составила 2 МГц. Также проведены эксперименты по спектроскопии гашения флуоресценции облака холодных атомов в магнитооптической ловушке при трехфотонном лазерном возбуждении атомов в ридберговские состояния. Проведено сравнение результатов экспериментов с численным расчетом. Рассмотрены методы повышения точности когерентного трехфотонного лазерного возбуждения ридберговских атомов в оптической дипольной ловушке.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2023;164(2):282-290
282-290
Dvoynoy radioopticheskiy rezonans v konfiguratsii khanle pri vozbuzhdenii d1-linii pogloshcheniya atomov shchelochnykh metallov
Abstract
Исследуется поглощение световой волны, взаимодействующей с оптическими переходами в D1-линии атома щелочного металла в присутствии микроволнового излучения, резонансного магнито-дипольным переходам между сверхтонкими компонентами основного состояния. Известно, что при сканировании продольного магнитного поля (B||k, где k - волновой вектор) возможно наблюдение магнитооптического резонанса, связанного с эффектом Ханле в основном состоянии (ЭХОС). Кроме того, в виду наличия резонансного микроволнового излучения, также имеет место эффект двойного радиооптического резонанса (ДРОР). Проведено теоретическое и экспериментальное исследование степени взаимного влияния этих эффектов на формирование узкого магнитооптического резонанса в поглощении световой волны. В ходе теоретического анализа показано, что эти эффекты конкурируют друг с другом и действуют на формирование резонанса деструктивным образом, что приводит к малой амплитуде резонанса и усложнению его формы. Однако в присутствии буферного газа такого давления, что сверхтонкое расщепление возбужденного состояния спектрально не разрешается, становится возможным наблюдать магнитооптический резонанс с относительно большой амплитудой. Эксперименты выполнены с использованием миниатюрной стеклянной ячейки (V ∼ 0.1 см3), наполненной парами 87Rb и буферным газом (≈ 95 Торр аргона). В экспериментах, в частности, наблюдается эффект сужения резонанса с ростом интенсивности светового поля, предсказанный теоретически. Предложенная конфигурация возбуждения магнитооптических резонансов может быть использована в квантовой магнитометрии для измерения слабых постоянных магнитных полей, а также резонансных микроволновых полей с использованием ячеек с парами атомов щелочных металлов.
Žurnal èksperimentalʹnoj i teoretičeskoj fiziki. 2023;164(2):291-311
291-311