Bitte benutzen Sie diese Referenz, um auf diese Ressource zu verweisen: doi:10.22028/D291-22940
Titel: Experimental tools for quantum networking operations with single photons and single ions
Sonstige Titel: Experimentelle Werkzeuge für Quantennetzwerk-Operationen mit einzelnen Photonen und einzelnen Ionen
Verfasser: Huwer, Jan
Sprache: Englisch
Erscheinungsjahr: 2013
SWD-Schlagwörter: Quantenoptik
Photonik
Atomphysik
Laser
Freie Schlagwörter: quantum optics
photonics
atomic physics
quantum networks
laser
DDC-Sachgruppe: 530 Physik
Dokumentart : Dissertation
Kurzfassung: One promising approach for future quantum networks is the combination of strings of trapped ions as quantum-information processors with entangled photon pairs produced by spontaneous parametric down conversion (SPDC) to establish quantum communication links between distant processing units. This work reports on experiments using a hybrid quantum-optics set-up, comprising two separate linear ion traps and a resonant SPDC photon-pair source. It demonstrates the controlled interaction of single entangled photon pairs with a single trapped 40Ca+ ion. Preparing the ion as polarization selective absorber in the main polarization bases allows for the reconstruction of the biphoton quantum state, manifesting the photon entanglement in the absorption process. Beyond that, the thesis documents the implementation of additional experimental tools enabling quantum state transfer experiments from photons to single ions. A dedicated narrowbandwidth laser system is set up, laser sequences are developed for state discrimination and state rotations of ion qubits, and for the creation and characterization of coherent superposition states, of particular importance for state-transfer schemes. Finally, detection efficiencies of single Raman photons emitted by an ion are characterized with a well controlled single-photon source, and absorption probabilities of single photons are determined with a calibrated laser beam, providing precise values to assess efficiencies for different transfer scenarios.
Ein mögliches System für zukünftige Quantennetzwerke ist die Verknüpfung gefangener Ionen als Quanteninformationsprozessoren mit durch SPDC (Spontaneous Parametric Down Conversion) erzeugten verschränkten Photonenpaaren zum Aufbau von Quantenkommunikationskanälen. Diese Dissertation behandelt Experimente an einem hybriden Quantenoptikaufbau, bestehend aus zwei separaten linearen Ionenfallen und einer SPDC-Photonenpaarquelle. Sie zeigt die kontrollierte Wechselwirkung einzelner verschränkter Photonenpaare mit einem einzelnen 40Ca+ Ion. Durch Präparation des Ions als polarisationsselektiven Absorber in den drei Hauptpolarisationsbasen, wird der Zwei-Photonen-Quantenzustand rekonstruiert und somit über den Absorptionsprozess die Verschränkung der Photonenpaare nachgewiesen. Überdies dokumentiert die Arbeit die Einrichtung zusätzlicher Methoden, welche den Zustandstransfer von Photonen auf einzelne Ionen ermöglichen. Ein schmalbandiges Lasersystem wird aufgebaut, Lasersequenzen für Zustandsbestimmung und Zustandsrotationen von Ionen-Qubits und zur Erzeugung und Charakterisierung kohärenter Superpositionszustände werden entwickelt. Ferner werden mit Hilfe einer Einzelphotonenquelle Nachweiseffizienzen für einzelne, von einem Ion erzeugte, Raman-Photonen gemessen und Absorptionseffizienzen einzelner Photonen mit einer kalibrierten Laserquelle charakterisiert. Die ermittelten Werte bilden eine solide Grundlage zur Abschätzung von Erfolgswahrscheinlichkeiten geplanter Transferschemata.
Link zu diesem Datensatz: urn:nbn:de:bsz:291-scidok-56555
hdl:20.500.11880/22996
http://dx.doi.org/10.22028/D291-22940
Erstgutachter: Eschner, Jürgen
Tag der mündlichen Prüfung: 29-Jan-2014
SciDok-Publikation: 18-Feb-2014
Fakultät: Fakultät 7 - Naturwissenschaftlich-Technische Fakultät II
Fachrichtung: NT - Physik
Ehemalige Fachrichtung: bis SS 2016: Fachrichtung 7.2 - Experimentalphysik
Fakultät / Institution:NT - Naturwissenschaftlich- Technische Fakultät

Dateien zu dieser Ressource:
Datei Beschreibung GrößeFormat 
ThesisJanHuwer.pdf5,16 MBAdobe PDFÖffnen/Anzeigen


Alle Ressourcen in diesem Repository sind urheberrechtlich geschützt.