Rydberg Atomlarında Üç-foton Uyarımlı Elektromanyetik Olarak İndüklenmiş Şeffaflık/ Soğurma

Abstract

Soğuk gazların deneysel olarak erişebilir olmasından bu yana geçen yirmi yıl içinde bu sistemler kuantum optikten kuantum bilişime, doğrusal olmayan optikten kuantum simülasyonuna kadar bir çok alanda çalışılmış ve önemli sonuçlar alınmıştır. Elektromanyetik olarak İndüklenmiş Şeffaflık (EIT) fenomeninin soğuk atomlarla beraber kullanılması ise başta ışığın yavaşlatılması ve depolanması olmak üzere bir çok heyecan verici sonuca yol açmıştır. Tamamen kuantum mekaniksel bir girişim sonucu oluşan EIT gibi Elektromanyetik olarak İndüklenmiş Soğurma (EIA) da bir kuantum eşuyumluluk olayıdır ve bir çok uygulama için önemli potansiyel barındırmaktadır. Son yıllarda ise Rydberg atomlarının olağandışı özellikleri ve bu girişim etkileri birleştirilerek doğrusal olmayan optik özellikler büyük oranda arttırılabilmiş ve uygulamalar için bir çok yeni olanak meydana çıkmıştır. Örneğin Rydberg- EIT sistemleri kullanılarak dev Kerr etkisi gözlemlenebileceği deneysel olarak gösterilmiş ve konvansiyonel malzemelere oranla on bin kat daha büyük değerler elde edilebileceği ve ayrıca fotonlar arasında kuvvetli bir etkileşime yol açabileceği önerilmiştir. Tek-foton kaynağı elde etmek, tamamen optik anahtarlar yapmak için önemli olabilecek bu özelliklerin daha heyecan verici etkilere de yol açması beklenmektedir. Genellikle iki-foton uyarımlı sistemlerde çalışılan bu etkilerin, üç-foton uyarımlı şemalarda da gözlemlenebileceği deneysel olarak da gösterilmiştir. Bu yeni uyarım şemasının optik fiberlerle çiftleme, daha verimli ve bozunumu düşük ışık depolanması gibi uygulamalara önemli katkısı bulunabilir. Bunun yanında, deneysel sonuçları açıklayan bütünlüklü bir kuramsal çerçeve henüz mevcut değildir ve bu olayları derinlemesine anlamak için gerçekçi bir kuramsal modelleme ihtiyacı mevcuttur. Bu projede dört-düzeyli bir Rydberg atom sisteminin Elektromanyetik olarak İndüklenmiş Şeffaflık ve Soğurma rejiminde kuramsal olarak çok parçacık fiziği yöntemleri kullanılarak incelenmiştir. Atomlar arası kuvvetli etkileşimlerin kuantum eşuyumluluk olaylarını nasıl etkilediği ve ne gibi doğrusal olmayan özelliklere yol açabileceği gerçekçi bir modellemeyle çalışılmıştır.