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type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Straßel, Thorsten
title: Quantum Memory with Atomic Ensembles of Rubidium and Single Photons for Long Distance Quantum Communication
title_de: Quantenspeicher mit atomaren Ensembles aus Rubidium und mit Einzelphotonen zur Langstrecken-Quantenkommunikation
ispublished: pub
subjects: ddc-530
divisions: i-130200
adv_faculty: af-13
keywords: Quantenrepeater, Quantenspeicher, Einzelphotonenquelle, Atomare Ensembles, SpeicherzeitQuantum communication, quantum memory, long life time, cold atomic ensembles, single photons
cterms_swd: Quantenkommunikation
cterms_swd: Regenerativverstärker
cterms_swd: Quantenteleportation
cterms_swd: Quanteninformatik
cterms_swd: Photon
cterms_swd: Atom
cterms_swd: kalt
cterms_swd: Laserkühlung
cterms_swd: Photonenemission
abstract: The work presented in this thesis investigates theoretically and experimentally quantum memories with atomic ensembles, which are suited for long-distance quantum communication. For this purpose laser-cooled, ultracold atomic clouds of Rubidium 87 are used as memory for nonclassical single-photon states. Base on the atom-light interface of the protocol from Duan, Lukin, Cirac, Zoller (DLCZ) for long distance quantum communication the single photons states are stored and retrieved. By the help of non-classical correlations and the quantum memory a deterministic single photon source is demonstrated. The Hong-Ou-Mandel dip between two single photons created in this way has been measured. Moreover it is reported on the realization of a long-lived quantum memory by using magnetic-field insensitive atomic states in an optical trap and that by extending the spinwave's wavelength the dephasing of the memory due to thermal motion could be suppressed. Measured storage times of over a millisecond represent a significant progress towards the realization of long distance quantum communication.
abstract_translated_text: Die Arbeit, die in dieser Dissertation vorgestellt wird, untersucht theoretisch und experimentell Quantenspeicher mit atomaren Ensembles, die zur Quantenkommunikation über lange Strecken (long-distance quantum communication) geeignet sind. Dabei werden laser-gekühlte, ultrakalte Atomwolken aus Rubidium 87 als Speicher für nichtklassische Einzelphotonenzustände verwendet. Basierend auf der Atom-Licht Schnittstelle des Protokolls von Duan, Lukin, Cirac, Zoller (DLCZ) zur Langstrecken-Quantenkommunikation werden die Einzelphotonenzustände abgespeichert und wieder ausgelesen. Mithilfe der nichtklassischen Korrelationen und des Quantenspeichers wird eine deterministische Einzelphotonenquelle demonstriert. Der Hong-Ou-Mandel Dip zwischen zwei so generierten einzelnen Photonen wurde gemessen. Es wird dargelegt, wie unter Benutzung von magnetfeld-insensitiven atomaren Zustände ein Quantenspeicher mit langer Lebenszeit in einer optischen Dipolfalle realisiert wurde und mit einer verlängerten Spinwellen-Wellenlänge die Dephasierung des Speichers durch thermische Bewegung unterdrückt werden konnte. Gemessene Speicherzeiten von über einer Millisekunde stellen einen erheblichen Fortschritt zur Umsetzung der Quantenkommunikation über lange Strecken dar.
abstract_translated_lang: ger
class_scheme: pacs
class_labels: 37.10.Jk, 67.85.-d, , 03.67.Bg, 42.50.Dv, 03.67.Pp, 32.80.Qk, 37.10.Gh, 03.67.Hk
date: 2008
date_type: published
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00009367
ppn_swb: 1647785855
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-opus-93676
date_accepted: 2008-10-22
advisor: HASH(0x55de57c7f748)
language: eng
bibsort: STRASSELTHQUANTUMMEM2008
full_text_status: public
citation:   Straßel, Thorsten  (2008) Quantum Memory with Atomic Ensembles of Rubidium and Single Photons for Long Distance Quantum Communication.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/9367/1/Dissertation_T_Strassel_submitted.pdf