В докладе приведен обзор работ посвященных методам получения и экспериментальному исследованию ультрахолодного ридберговского газа и ультрахолодной плазмы. Также обсуждаются созданные в лаборатории установки по получению ультрахолодного ридберговского газа и ультрахолодной плазмы из атомов лития-7 и кальция-40 в магнитооптических ловушках и теоретические методы исследований. Главной особенностью таких систем является сильная неравновесность, что приводит к рекомбинации. В докладе обсуждается влияние неидеальности и магнитного поля на скорость рекомбинации. При рекомбинации ультрахолодной плазмы возникают высоковозбужденные ридберговские состояния атомов. При наличии магнитного поля возможна магнитная стабилизация, подобная магнитной стабилизации экситонов в полупроводниках
В докладе приведен обзор работ посвященных методам получения и экспериментальному исследованию ультрахолодного ридберговского газа и ультрахолодной плазмы. Также обсуждаются созданные в лаборатории установки по получению ультрахолодного ридберговского газа и ультрахолодной плазмы из атомов лития-7 и кальция-40 в магнитооптических ловушках и теоретические методы исследований. Главной особенностью таких систем является сильная неравновесность, что приводит к рекомбинации. В докладе обсуждается влияние неидеальности и магнитного поля на скорость рекомбинации. При рекомбинации ультрахолодной плазмы возникают высоковозбужденные ридберговские состояния атомов. При наличии магнитного поля возможна магнитная стабилизация, подобная магнитной стабилизации экситонов в полупроводниках
Дается краткий обзор современного состояния исследований по применению одиночных нейтральных атомов, захваченных в оптические ловушки, в качестве кубитов квантового компьютера. Обсуждается специфика кубитов на основе холодных атомов и выполнение квантовых логических операций посредством диполь-дипольного взаимодействия при кратковременном лазерном возбуждении атомов в ридберговские состояния. Приводятся результаты последних экспериментов по наблюдению диполь-дипольного взаимодействия двух ридберговских атомов и получению перепутанных состояний атомов в основном состоянии.
Рассматривается вопрос о скорости сходимости итерационной схемы операторного метода для собственных состояний квантовой модели Раби при различных способах выбора свободного параметра, который играет важную роль для решения этой задачи вне рамок приближения вращающейся волны. Проведено сравнение двух методов получения уравнений для вычисления указанного параметра: 1) из условия обращения в нуль ближайшего к диагональному нетривиального матричного элемента гамильтониана модели; 2) из условия совпадения свободного параметра с константой связи двухуровневой системы с внешним квантовым полем (использовалось в предыдущих работах). Показано, что первый способ обеспечивает максимальную (и при этом равномерную по константе связи) скорость сходимости метода и практически не зависит от значения константы связи модели, в то время как второй способ позволяет получить лучшее качественное и количественное поведение ее нулевого приближения, но проигрывает в скорости сходимости метода, которая при слабом значении константы связи носит сильно осциллирующий характер. Полученные результаты могут представлять интерес при описании двухфотонной и асимметричной квантовых моделей Раби, а также при исследовании поведения атомных систем в сильном резонансном поле.
Сильная связь экситонного и фотонного состояний является результатом обратимого обмена энергией между возбужденным состоянием атомарных экситонных систем или молекул и электромагнитным полем. Этот процесс приводит к образованию гибридных (смешанных) состояний «свет–вещество», имеющих энергии, отличные от энергий экситона и фотона. В настоящее время большой интерес вызывает реализация гибридных состояний в режиме сильной связи с целью разработки новых излучательных систем, квантово-информационных технологий, управления эффективностью химических реакций, направленного воздействия на биологические системы, а также использования наблюдаемых эффектов в медицине, микроэлектронике, робототехнике и других областях. В обзоре рассмотрена модель сильного взаимодействия света и вещества, его характеристики, способы практической реализации гибридных состояний, включая биологические системы, а также параметры, влияющие на образование сильных связей. Приведены последние достижения в области применений эффекта сильной связи, перспективы его использования и проблемы, возникающие при реализации.
Исследовано влияние свободного движения атомов на процессы поглощения двухчастотного лазерного излучения оптически плотной средой в условиях резонанса когерентного пленения населенностей. Обнаружено, что в такой системе каждая из двух компонент лазерного излучения поглощается по-разному. Показано, что различие в поглощении каждой из компонент лазерного излучения существенно зависит от скорости релаксации низкочастотной когерентности подуровней основного состояния. Определена область значений скоростей данной релаксации, в которой этот эффект проявляется наиболее сильно.
Актуальность исследования обусловлена предстоящим широким внедрением квантовых технологий в существующую информационно-телекоммуникационную инфраструктуру. Эффективное внедрение невозможно без предварительного анализа и обоснования достаточности и безопасности систем квантового распределения ключей. Это в свою очередь предполагает исследование и формализованное сравнение аппаратных архитектур, положенных в основу этих систем. Эффективным инструментом для решения последней задачи является компьютерное моделирование. Цель состоит в исследовании и систематизации типовых аппаратных архитектур систем квантового распределения ключей, их моделировании и верификации созданных моделей. Объектом являются практические архитектуры систем квантового распределения ключей. Методы: математическое описание оптических систем на основе формализма Джонса, имитационное моделирование в среде Simulink Matlab. Результаты. Реализована имитационная модель типовой системы квантового распределения ключей, использующей архитектуру Plug-n-Play. Корректность модели показана путём демонстрации толерантности к искажениям поляризации при передаче в волоконно-оптическом канале связи. Созданные модели оптических компонентов в Simulink могут использоваться для построения моделей систем других архитектур.
Магнитные фазовые переходы многие годы интенсивно исследуются как теоретиками, так и экспериментаторами. С одной стороны, исследование магнитных фазовых переходов позволяет установить механизмы формирования магнитного упорядочения, закономерности поведения системы в критической области фазового перехода. С другой стороны, системы с магнитными фазовыми переходами представляют практический интерес, поскольку в области перехода происходит контролируемое изменение намагниченности, электросопротивления, теплоемкости, объема и других характеристик, свойств и параметров. В работе используется метод усреднения по обменным полям, суть которого заключается в установлении связей между термодинамическими средними для небольшой группы спинов и функциями распределения спинов из ближайшего окружения этой группы. С помощью усреднения по обменным полям можно построить дополнительные характеристики магнитных систем, как вблизи точки фазового перехода, так и за ее пределами. В качестве дополнительной характеристики можно использовать функцию отношения. Эта функция определяется как отношение таких значений полей обменного взаимодействия, при которых кластерное среднее спина равно среднему по ансамблю. В работе рассмотрена функция отношения для кластеров из одного и двух магнитных атомов. Для модели Изинга на квадратной решетке с помощью решения Онзагера построено точное значение функции отношения. Для этой же решетки построены приближенные значения функции отношения и проведено сравнение их между собой и с точным значением. Использование функции отношения дает возможность строить новые приближенные решения для модели Изинга, делая те или иные предположения об этой функции. В работе показано, что с помощью подходящего выбора функции отношения можно получить критические показатели, отличные от классических.