Broad Bandwidth and High Dimensional Quantum Memory Based on Atomic Ensembles

این پایان نامه یک مطالعه تجربی از حافظه کوانتومی بر اساس مجموعه‌های اتمی سرد ارائه می‌کند و درهم‌تنیدگی فوتونیک را مورد بحث قرار می‌دهد. عمدتاً بر تحقیقات تجربی در مورد ذخیره‌سازی تکانه زاویه‌ای مداری متمرکز است و خوانندگان را با روش‌هایی برای ذخیره‌سازی یک فوتون منفرد که توسط یک تصویر یا درهم‌تنیدگی حالت‌های فضایی حمل می‌شود، آشنا می‌کند. این پایان نامه همچنین ذخیره سازی درهم تنیدگی فوتونی را با استفاده از طرح رامان به عنوان گامی در جهت پیاده سازی حافظه کوانتومی با پهنای باند بالا مورد بحث قرار می دهد.

ذخیره‌سازی درهم‌تنیدگی فوتونیک برای دستیابی به ارتباطات کوانتومی از راه دور بر اساس تکرارکننده‌های کوانتومی و محاسبات کوانتومی نوری خطی مقیاس‌پذیر، مرکزی است. با پرداختن به این موضوع کلیدی، یافته های ارائه شده در پایان نامه با توجه به ارتباطات کوانتومی پرسرعت و ظرفیت بالا در آینده بسیار امیدوارکننده است.

This thesis presents an experimental study of quantum memory based on cold atomic ensembles and discusses photonic entanglement. It mainly focuses on experimental research on storing orbital angular momentum, and introduces readers to methods for storing a single photon carried by an image or an entanglement of spatial modes. The thesis also discusses the storage of photonic entanglement using the Raman scheme as a step toward implementing high-bandwidth quantum memory.

The storage of photonic entanglement is central to achieving long-distance quantum communication based on quantum repeaters and scalable linear optical quantum computation. Addressing this key issue, the findings presented in the thesis are very promising with regard to future high-speed and high-capacity quantum communications.