腔内单原子对单光子的优化存储

我们从理论上分析了用于单光子的量子存储器的效率。光子沿传输线传播并入射到高精细度腔的一面镜子上。该量子存储器由光学谐振腔内的单个原子构成。光子存储通过光激发向原子亚稳态的受控转移实现，并借助驱动原子的经适当整形的激光脉冲通过拉曼跃迁发生。我们的研究得到数值模拟的支持，其中包含了传输线的模式并使用了现有实验装置的实验参数。它复现了在相应 regime 下使用输入-输出理论推导的结果，并可扩展至计算输入-输出形式体系不能直接应用的动力学。我们的分析确定了最大存储效率，即在自发衰减和腔寄生损耗存在下将光子存储在稳定原子激发中的最大概率。它还给出了通过部分补偿寄生损耗来实现最大效率的激光脉冲形式。我们数值评估了基于绝热动力学的存储优于非绝热脉冲的条件。此外，我们系统地确定了作为系统参数函数可被高效存储的最短光子脉冲。