腔辅助量子存储器中光子的快速存储

理想的量子光子存储器能以单位效率存储任意光脉冲。这要求在绝热区域运行，即脉冲持续时间远长于存储器的带宽。在短脉冲的非绝热区域，存储器因此不完美，信息总会丢失。我们从理论上研究了基于单个原子或其系综、被限制在光学腔内的装置的带宽限制。我们确定了一种有效策略，用于优化存储和读取过程的效率，无论脉冲持续时间如何。我们的协议几乎完全通过解析推导得出，其效率优于或可比拟于通过数值优化获得的效率。此外，我们的结果加深了对量子存储器在多种区域下性能的理解。当考虑定义在无限时间间隔上的脉冲时，其形状可根据渐近行为分为两类。如果脉冲强度随时间增长的速度慢于或等同于指数函数，则存储效率仅受脉冲宽度限制。另一方面，对于定义在有限间隔上的脉冲，效率由存储过程开始时的形状决定，或相应地，由读取过程结束时的形状决定。