Квантовая оптика

Фотонная и атомная оптика
Мартиаль Дюклуа
Президент Физического общества Франции,
&
Университет Париж- XIII - НЦНИ
Лаборатория физики Лазеров
Москва, 14-15 декабря 2010
Квантовая оптика
• 1960: 1й лазер
• 1963: Квантовая оптиечская когерентность (Glauber)
- Статистика фотонов, сжатие, сверхчувствительность, etc.
- Запутывание, EPR состояния, квантовая информация, квантовые
вычисления
- Однофотонные источники света
- etc.
процессы обычно базируются на нелинейных явлениях
(трехволновое смешивание, четырехволновое смешивание,
ОПО, etc.)
Квантовые особенности оптических
полей
Москва, 14-15 декабря 2010
Лазерное охлаждение, ультрахолодные атомы
Начиная с 70-х развитие получили:
• Лазерное управление движением атомов (Летохов…)
• Лазерное охлаждение (Phillips, Chu, Cohen-Tannoudji, etc.)
• Ультрахолодные атомы и квантовые газы
• Бозе-Эйнштейновская конденсания, атомный лазер (Cornell,
Wieman, Ketterle, Hansch…)
Большие длины волн де-Бройля- атомы превращаются в волны:
Волновая природа движения атомов и молекул
Москва, 14-15 декабря 2010
“Квантовый” бейсбол
Москва, 14-15 декабря 2010
Оптика волн материи & Интерферометрия
Начиная с ~1990, в атомной оптике были реализованы
эффекты, аналогичные обычной оптике:
Атомные линзы, Атомные зеркала, Делители пучков
Атомная голография, Квантовое отражение (Shimizu)
Нелинейнаяr & квантовая атомная оптика
• Четырехволновое смешивание атомных пучков (Phillips)
• Атоная квантовая статистика, межатомные корреляции
(Hanbury Brown and Twiss эксперименты с холодными
атомами, группировка или антигруппировка фотонов)
• Андерсоновская локализация атомных пучков (Aspect)
Москва, 14-15 декабря 2010
Некоторые специфические черты атомной оптики
•
Внутренняя структура атомных/молекулярных систем
- поляризуемые системы: ван дер Ваальсовское взаимодействие с поверхностями
- способы управления динамикой атомных волн( элементы атомной оптики)
посредством внешних полей (магнитные поля, etc.)
•
Вакуумная дисперсия волн де Бройля, ω
= ћk2/2m, из-за конечности массы
-продольное уширение атомного волнового пакета
Можно ли с атомными волнами сделать все то, что мы
делаем с волнами света?
Москва, 14-15 декабря 2010
Пример сравнительного изучения волн света и материи:
Среды с отрицательным показателем преломления(NIM)
•
Волны света
- В 1967 Веселаго проанализировал среды , в которых одновременно
отрицательны ε µ
отрицательный индекс преломления n
- много потенциальных приложения(“идеальные” линзы , субволновая
фокусировка…)
- лазерный & нанотехнологический прогресс в 2000х привели к созданию
искусственных метаматериалов с n<0 в СВЧ и ИК диапазонах
•
Волны материи
- предложение (Baudon Ducloy 2009 ) использовать“comoving” потенциалов
для создания отрицательного показателя преломления для атомов путем
обращения знака групповой скорости
- теоретическое исследование фокусировки волн электронов в графене в
условиях возникновения парадокса Клейна (Klimov Baudon Ducloy 2010)
- разработка графенового квантового симулятора для исследования обращения
знака фазовой скорости атомных волн
Москва, 14-15 декабря 2010
Новейшие достижения и перспективы атомной
оптики
• Атомная интерферометрия и оптика на наномасштабах;
атомная нанооптика; компактные атомные
интерферометры
• Недифрагирующие атомные пучки, аналогичные
Френелевским пучкам в обычной оптике
• Материалы с отрицательным показателем преломления
для атомной оптики (процессы обращения времени в
атомной оптике).
• Управление фазовой скоростью в атомной оптике
Изобретение лазеров дало начало квантовой
оптике, оптике волн материи, их конвергенции и
многим полезным приложениями
Москва, 14-15 декабря 2010
СПАСИБО
Москва, 14-15 декабря 2010