Előadó: Curko Árpád (HUN-REN Wigner FK SZFI)
Előadás címe: Mikrohullám-optikai keverés atomokkal
Dátum: 2024. február 13. kedd, 10:00
Helyszín: KFKI Telephely, I. épület 1. emeleti Tanácsterem
Összefoglaló:
Az alkáli atomok hiperfinom átmenetei a huszadik század eleje óta döntő szerepet játszanak a kvantumfizika formálásában, és széleskörű alkalmazáshoz vezettek a kvantumtechnológia területén. A jelen előadásban bemutatásra kerülő kutatás célja, hogy a mikrohullámú és optikai terekkel egyaránt kölcsönható hiperfinomszerkezetű atomokat tartalmazó rendszerek egy szeletébe betekintést nyújtson.
A kutatás egyik aspektusa mikrohullámú gerjesztésből, stimulált Raman-szórással három nívós atomok rendszerében létrehozott optikai sugárzást vizsgálta. Mivel a generált optikai fotonokat a kvantumkommunikációban alkalmaznák, megvizsgáltuk, hogy milyen hatékonysággal csatolhatóak a fotonok az optikai szálra fókuszált Gauss-módusokba. Az optikai szálba becsatolt sugárzás térbeli profiljára összpontosítva megválaszoltuk, hogy milyen geometriai paraméterek mellett lesz a leghatékonyabb a becsatolás. Két megvalósítási irányt vizsgáltunk annak függvényében, hogy a mikrohullám-optikai konverzió hideg [1] vagy ultrahideg [2] atomok gázfelhőjén keresztül valósul meg.
Az áramkör-kvantumelektrodinamika megszületése lehetővé tette az olyan mesterséges atomok létrehozását, melyek hiperfinom átmenetei erősen képesek csatolódni a mikrohullámú térhez. Ilyen fizikai rendszerekben megfigyelhetővé vált a fotonblokád-áttörés jelensége, ahol a fény-anyag kölcsönhatás nemlineáris természete nyilvánul meg, bimodális viselkedést mutatva, de mégis teljesen más fizikával a háttérben, mint a klasszikus optikai bistabilitás esetében. Kutatásunk ezen részének fő irányvonala, hogy a kvantumugrás-Monte-Carlo-módszer nyelvezetén az erősen csatolt hajtott-veszteséges Jaynes-Cummings-modell keretében rámutassunk, hogy miért az ún. neoklasszikus modell a helyes klasszikus elmélet a fotonblokád-áttörés jelensége mögött. Megvizsgáltuk [3], hogyan és milyen határok mellett jelenik meg a teljesen kvantumosan kezelt rendszerben a neoklasszikus elmélet fő állítása: az erősen kölcsönható atom-rezonátor módus rendszerében az atom tiszta állapotban van.
[1] Á. Kurkó, P. Domokos, A. Vukics, T. Bækkegaard, N. T. Zinner, J. Fortágh, D. Petrosyan. EPJ Quantum Technol. 8, 11 (2021).
[2] Á. Kurkó, P. Domokos, D. Petrosyan, A. Vukics. Phys. Rev. A 105, 053708 (2022).
[3] Á. Kurkó, A. Vukics, N. Német. arXiv:2310.08388 (2023).
