Аракелян С.М. Фазовые переходы и хранение квантовой оптической информации на основе микро и наноразмерных пространственно-периодических атомных структур

Е.С. Седов, И.О. Баринов, А.П. Алоджанц, С.М. Аракелян 
Кафедра физики и прикладной математики 
Владимирского государственного университета,
ул. Горького, 87, Владимир, 600000, Россия Email: arak@vlsu.ru

В нашей работе (см. также [1]) предложена новая пространственно-периодическая структура - поляритонный кристалл (ЯК), который может быть использован для наблюдения «медленного»/ «остановленного» света в системе связанных атомно-оптических состояний -поляритонов в решетке. Рассматриваемая модель ПК состоит из решетки (в плоскости XY) N туннельно-связанных микро- (нано)резонаторов. Каждый резонатор содержит двухуровневые атомы, взаимодействующие с электромагнитным полем вдоль оси Z. Показано, что поляритонный кристалл, предложенный нами, принципиально отличается от системы резонаторно связанных волноводов, которые позволяют осуществить туннелирование фотонов в плоскости XY, ортогонально главной оси резонаторов. Основным свойством поляритонов в рассматриваемой пространственно-периодической структуре является наличие минимума при k=0 для дисперсионной зависимости пояритонов нижней ветви. При малых значениях квази-момента эта дисперсионная зависимость описывает свободные квазичастицы (поляритоны) на дне дисперсионной кривой. Такие состояния поляритонов нижней ветви могут быть использованы для достижения ими состояния Бозе-эйнштейновской конденсации (сверхтекучести) с кваи-моментом. k=0. В работе нами проанализированы условия формирования квантового статистически вырожденного газа поляритонов. Вместе с тем, показано, что групповая скорость поляритонов равна нулю на границах зоны Бриллюэна, что означает полную локализацию поляритонов внутри зоны. Это свойство связанных атомно-оптических состояний нами используется для квантовой записи и хранения оптической информации. Предложен алгоритм пространственно-распределенной записи, хранения и восстановления оптической информации, основанный на распространении поляритонного волнового пакета в структуре ПК. В работе также рассматривается проблема декогерентности поляритонного пакета, на основе его взаимодействия с термостатом (окружающей средой) в рамках модели броуновской частицы.

[1] И.О.Баринов, А.П. Алоджанц, С.М. Аракелян. Возбуждение когерентных поляритонов в двумерной решетке атомов// Квантовая электроника, т. 39, №7, с.685-690 (2009).

К списку тезисов конференции