Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Log inSign up
Challenges
Datasets
Workspaces
Papers
Discussions
Leaderboard
Blog
Job Board
Q3AS

© 2026 Aqora Quantum S.A.S.

TermsPrivacyLegal Notice

Распространение лазерных импульсов в оптически плотных средах трехуровневых атомов

Гуляев, Алексей

Published Jan 1, 2025• 0 citations
Publisher

Abstract

Объект исследования — трёхуровневая атомная система. Цель работы — cоздать математическую модель взаимодействия лазерного излучения с оптически плотной средой трёхуровневых атомов. В результате исследования разработана и численно реализована математическая модель, описывающая динамику взаимодействия когерентного лазерного излучения с ансамблем трёхуровневых атомов в условиях оптически плотной среды. Модель основана на решении системы уравнений для элементов матрицы плотности совместно с уравнениями Максвелла для медленно меняющихся амплитуд взаимодействующих полей. Получены зависимости пространственно-временной эволюции интенсивности зондирующего импульса и населённостей энергетических уровней атомов при различных параметрах системы, таких как начальные интенсивности и длительности импульсов, отстройки частот от резонанса и оптическая толщина среды. Проанализировано влияние этих параметров на эффективность взаимодействия и формирование когерентных эффектов, таких как электромагнитно-индуцированная прозрачность и когерентное пленение населенностей. Применялись информационно-коммуникационные технологии для численного моделирования и анализа полученных данных. Использованы прикладные программы: MATLAB, язык программирования Python с библиотеками SciPy, NumPy для решения системы дифференциальных уравнений и визуализации результатов. Проведен поиск информации в глобальных компьютерных сетях для анализа существующих теоретических моделей и экспериментальных данных.

DOI
10.18720/spbpu/3/2025/vr/vr25-5273

Related papers

Нелинейные эффекты при распространении лазерных импульсов в среде двухуровневых атомов

Чернова, Наталья

Объект исследования – двухуровневый атом. Цель работы – теоретическое исследование нелинейных эффектов при распространении лазерных импульсов в среде двухуровневых атомов. В результате исследования создана математическая модель взаимодействия лазерного излучения со средой двухуровневых атомов, проведен анализ распространения коротких лазерных импульсов в оптически плотной среде, изучено влияние процессов релаксации атомных уровней на изменение площади импульса при его распространении в среде. Результат работы – зависимости, устанавливающие как параметры излучения и среды определяют динамику площади импульса в соответствии с теоремой площадей Мак–Колла–Хана. Полученные результаты позволяют лучше понять процессы когерентного взаимодействия излучения с резонансными средами и могут быть использованы при анализе систем оптической обработки информации. Применялись информационно – коммуникационные технологии для поиска и анализа литературы. Использована прикладная программа Python для численного моделирования процессов взаимодействия и визуализации полученных результатов.

•Jan 1, 2025•0 citations

Влияние свободного движения атомов на распространение лазерного излучения в оптически плотных средах в условиях резонанса когерентного пленения населенностей

Г. В. Волошин, K. A. Barancev, S. P. Voskobojnikov +1 more

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.

Zhur. Eksptl'. i Teoret. Fiz.•Jan 1, 2025•0 citations

Перепутывание двухуровневых атомов в одноатомном мазере при наличии расстройки и штарковского сдвига энергетических уровней

Бузмакова А. А., Бузмакова А. А., Башкиров Е. К.

Объект исследования: система двух атомов поочередно взаимодействующих с одноатомным мазером при расстройке и штарковском сдвиге. Цель: изучение влияния штарковского сдвига и расстройки на динамику перепутывания двух ридберговских атомов, последовательно пролетающих фоковское и тепловое поле резонатора одноатомного мазера. Результаты работы: 1. Найдено точное решение уравнения эволюции для двух ридберговских атомов, последовательно пролетающих резонатор одноатомного мазера с учетом штарковского сдвига и расстройки. 2. Вычислена редуцированная матрица плотности ридберговских атомов и на ее основе и параметр их перепутывания - отрицательность. 3. Найдена временная зависимость параметра перепутывания атомов для фоковского и теплового состояния поля резонатора и различных начальных состояний атомов. П олученные в работе результаты могут быть использованы при планировании будущих экспериментов по генерации и управлению степенью перепутывания различных естественных и искусственных атомных систем.

•Jan 1, 2021•0 citations

Сверхизлучение в коллективе идентичных невзаимодействующих атомов

Баранов В. Н., Баранов В. Н., Семин Виталий Владимирович

Объектом исследования в данной работе является классическая модель Дикке сверхизлучающего газа. Цель работы – Исследовать сверхизлучение в коллективе идентичных невзаимодействующих атомов в излучающем газе. В результате работы выведены уравнения интенсивность спонтанного излучения и ширины натуральной линии, изучено влияние импульса отдачи фотона на когерентность, определена угловая корреляция между последовательными фотонами и сделан анализ полученных результатов. Практическая значимость работы заключается в дальнейшем использовании полученных результатов для поиска применения сверхизлучения в технике.

•Jan 1, 2020•0 citations

Обзор и моделирование типовых аппаратных архитектур систем квантового распределения ключей

Артём Аркадьевич Лукашов, Владимир Андреевич Фаерман

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.

Известия ТПУ Промышленная кибернетика•Jun 27, 2025•0 citations

Динамика двухуровневых атомов, взаимодействующих с тепловым полем, для перепутанных начальных атомных состояний

Е.К. Башкиров, А.С. Соловьева, Michail S. Mastyugin

В статье исследована динамика перепутывания системы двух идентичных двухуровневых атомов, взаимодействующих с модой теплового электромагнитного поля в идеальном резонаторе. При этом в качестве начальных состояний атомов выбраны перепутанные состояния белловского типа. Используя полный набор собственных функций гамильтониана модели, мы нашли точное решение для матрицы плотности рассматриваемой системы. На ее основе получена редуцированная матрица плотности и вычислен параметр Переса - Хородецких. Численное моделирование параметра перепутывания для различных параметров модели показало возможность сохранения высокой степени перепутывания кубитов даже при высоких интенсивностях теплового поля. При этом имеется возможность управления и контроля за степенью перепутывания.

•Dec 17, 2015•0 citations
Объект исследования — трёхуровневая атомная система. Цель работы — cоздать математическую модель взаимодействия лазерного излучения с оптически плотной средой трёхуровневых атомов. В результате исследования разработана и численно реализована математическая модель, описывающая динамику взаимодействия когерентного лазерного излучения с ансамблем трёхуровневых атомов в условиях оптически плотной среды. Модель основана на решении системы уравнений для элементов матрицы плотности совместно с уравнениями Максвелла для медленно меняющихся амплитуд взаимодействующих полей. Получены зависимости пространственно-временной эволюции интенсивности зондирующего импульса и населённостей энергетических уровней атомов при различных параметрах системы, таких как начальные интенсивности и длительности импульсов, отстройки частот от резонанса и оптическая толщина среды. Проанализировано влияние этих параметров на эффективность взаимодействия и формирование когерентных эффектов, таких как электромагнитно-индуцированная прозрачность и когерентное пленение населенностей. Применялись информационно-коммуникационные технологии для численного моделирования и анализа полученных данных. Использованы прикладные программы: MATLAB, язык программирования Python с библиотеками SciPy, NumPy для решения системы дифференциальных уравнений и визуализации результатов. Проведен поиск информации в глобальных компьютерных сетях для анализа существующих теоретических моделей и экспериментальных данных.
Объект исследования – двухуровневый атом. Цель работы – теоретическое исследование нелинейных эффектов при распространении лазерных импульсов в среде двухуровневых атомов. В результате исследования создана математическая модель взаимодействия лазерного излучения со средой двухуровневых атомов, проведен анализ распространения коротких лазерных импульсов в оптически плотной среде, изучено влияние процессов релаксации атомных уровней на изменение площади импульса при его распространении в среде. Результат работы – зависимости, устанавливающие как параметры излучения и среды определяют динамику площади импульса в соответствии с теоремой площадей Мак–Колла–Хана. Полученные результаты позволяют лучше понять процессы когерентного взаимодействия излучения с резонансными средами и могут быть использованы при анализе систем оптической обработки информации. Применялись информационно – коммуникационные технологии для поиска и анализа литературы. Использована прикладная программа Python для численного моделирования процессов взаимодействия и визуализации полученных результатов.
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.
Объект исследования: система двух атомов поочередно взаимодействующих с одноатомным мазером при расстройке и штарковском сдвиге. Цель: изучение влияния штарковского сдвига и расстройки на динамику перепутывания двух ридберговских атомов, последовательно пролетающих фоковское и тепловое поле резонатора одноатомного мазера. Результаты работы: 1. Найдено точное решение уравнения эволюции для двух ридберговских атомов, последовательно пролетающих резонатор одноатомного мазера с учетом штарковского сдвига и расстройки. 2. Вычислена редуцированная матрица плотности ридберговских атомов и на ее основе и параметр их перепутывания - отрицательность. 3. Найдена временная зависимость параметра перепутывания атомов для фоковского и теплового состояния поля резонатора и различных начальных состояний атомов. П олученные в работе результаты могут быть использованы при планировании будущих экспериментов по генерации и управлению степенью перепутывания различных естественных и искусственных атомных систем.
Объектом исследования в данной работе является классическая модель Дикке сверхизлучающего газа. Цель работы – Исследовать сверхизлучение в коллективе идентичных невзаимодействующих атомов в излучающем газе. В результате работы выведены уравнения интенсивность спонтанного излучения и ширины натуральной линии, изучено влияние импульса отдачи фотона на когерентность, определена угловая корреляция между последовательными фотонами и сделан анализ полученных результатов. Практическая значимость работы заключается в дальнейшем использовании полученных результатов для поиска применения сверхизлучения в технике.
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.
В статье исследована динамика перепутывания системы двух идентичных двухуровневых атомов, взаимодействующих с модой теплового электромагнитного поля в идеальном резонаторе. При этом в качестве начальных состояний атомов выбраны перепутанные состояния белловского типа. Используя полный набор собственных функций гамильтониана модели, мы нашли точное решение для матрицы плотности рассматриваемой системы. На ее основе получена редуцированная матрица плотности и вычислен параметр Переса - Хородецких. Численное моделирование параметра перепутывания для различных параметров модели показало возможность сохранения высокой степени перепутывания кубитов даже при высоких интенсивностях теплового поля. При этом имеется возможность управления и контроля за степенью перепутывания.