On-demand solid-state quantum memory for time-bin qubits

On-demand solid-state quantum memory for time-bin qubits*

Mustafa Gündoğan

Cavendish Laboratory, University of Cambridge

Özet: Optical quantum memories (QMs) are one of the fundamental building blocks in quantum information science (QIS) where reversible mapping of the state of light to matter is of great importance. They might find important use in quantum communication and computation applications. On the other hand, rare-earth ions (REIs) have been investigated for decades for their optical properties. They exhibit excellent coherence properties when cooled down to cryogenic temperatures. Not surprisingly, they emerged as a promising candidate for use in QIS as QMs.

In this talk I will explain our experiments with REIs on realizing the first spin-wave quantum memory for time-bin qubits [1,2]. We make use of the atomic frequency comb protocol and reach a signal-to-noise ratio (SNR) of >10 for input pulses with mean photon numbers of about 1. The high SNR then allowed us to store and on-demand retrieve time-bin qubits encoded with weak coherent pulses. We obtained storage fidelities of around 90% which is higher than values achievable by any known classical strategy, thus proving the quantum character of our device.

*Work performed at ICFO – The Institute of Photonic Sciences, Barcelona.

[1] M. Gündoğan, M. Mazzera, P.M. Ledingham, M. Cristiani and H. de Riedmatten, Coherent storage of temporally multimode light using a spin-wave atomic frequency comb memory, New J. Phys. 15, 045012 (2013).
[2] M. Gündoğan, P.M. Ledingham, K. Kutluer, M. Mazzera, and H. de Riedmatten, Solid State Spin-Wave Quantum Memory for Time-Bin Qubits, Phys. Rev. Lett. 114, 230501 (2015).

 

Tarih : 24 Aralık 2015 Perşembe, Saat: 15:00
Yer : MSGSÜ Bomonti Yerleşkesi, Fizik Bölümü

Dönen iki boyutlu Raşba Etkileşimli Fermi gazlar

Dönen iki boyutlu Raşba Etkileşimli Fermi gazlar

Enis Doko

Koç Üniversitesi

Fizik Bölümü

Özet: Bu konuşmada, adyabatik dönme ile Raşba spin-momentum etkileşiminin girdaplar oluşmayacağı varsayımı altında harmonik tuzaklanmış iki boyutlu Fermi gazlar’ın BCS-BEY evrimi üstündeki etkisi incelenecektir. Öncelikle, tuzağın etkilerini semi-klasik ve kuantum mekaniksel yaklaşımlarla ele alarak, etkileşimsiz gazın yüzük şeklinde halka oluşturduğu parametre bölgesini kesin olarak belirlenecektir. Ardından BCS ortalama-alan yaklaşımı altında etkileşimi de ele alarak, dönmenin Koriolis etkisinin neden olduğu çift kırma mekanizması incelenecektir. Özellikle, spin-momentum ve dönmenin, merkezde dönmeyen süperakışkan çekirdekten ya boşluk ya da kısmı olarak dönen enerji aralıksız süperakışkan gaz ile ayrılmış rijit şekilde dönen normal gaza neden olacağı gösterilecektir.

 

Tarih : 17 Aralık 2015 Perşembe, Saat: 15:00
Yer : MSGSÜ Bomonti Yerleşkesi, Fizik Bölümü

Qubit-Photon Interactions in Waveguides

Qubit-Photon Interactions in Waveguides

Ş. Ekin Kocabaş

Koç University

Department of Electrical & Electronics Engineering

Özet: The primary topic of this talk is the scattering of single and multi-photon packets from a qubit embedded in a waveguide. Derivations for the elements of the scattering matrix will be provided via different analysis methods. Transmission and reflection of photon packets will be investigated, second-order statistics of the scattered fields will be presented. When modal dispersion in waveguides is taken into account, it will be possible to talk about polaritonic atom-photon bound states. Modifications to standard scattering theory will be necessary to describe the creation and dissolution of these bound states. Feynman diagram representation of scattering processes will be shown and comparisons to Krylov-subspace based numerical studies will be made to verify the formalism. The results presented provide the framework for calculating multi-photon scattering from a qubit in a dispersive environment, which is very relevant for integrated quantum information processing systems.

 

Tarih : 10 Aralık 2015 Perşembe, Saat: 15:00
Yer : MSGSÜ Bomonti Yerleşkesi, Fizik Bölümü

A ~ 170 Civarında Bulunan Nötronca Fakir Çekirdekler, Nükleer Modeller ve Ortalama Ömür Hesapları

A ~ 170 Civarında Bulunan Nötronca Fakir Çekirdekler, Nükleer Modeller ve Ortalama Ömür Hesapları

Bahadır SAYGI

Ege Üniversitesi

Fizik Bölümü

Özet: Çekirdek çok parçacıklı bir kuantum sistemidir. Temel olarak çekirdeğin içerisinde meydana gelen fiziksel olayları açıklamak için genelde iki yaklaşım kullanılmaktadır; tek parçacık kabuk modeli ve kolektif model. Çekirdeğe ait nükleer seviyelerin ortalama ömürleri ölçülerek, nükleer seviyeler arası geçişlerin indirgenmiş geçiş olasılıkları hesaplanır. Deneysel olarak ortaya konan bu değerlerle modellerin öngörüleri karşılaştırılır ve ele alınan modelin deneysel gözlemle olan ilişkisi test edilir. Ayrıca araştırılan çekirdeğin kolektif hareket mi yoksa tek parçacık hareketi mi yaptığına karar verilir. Bu hareket türünün tespiti ilk uyarılmış seviyelerin enerjilerine bakılarak anlaşılsa da, ortalama ömür tayinleri daha kesin sonuçlar vermektedir. Uyarılmış seviyelerin ortalama ömürleri hem doğrudan olarak hem de dolaylı olarak ölçülebilmektedir. Doğrudan ölçümlerde yaygın olarak kullanılan yöntemlerden bir tanesi Doppler kayması tekniğidir. Bu teknik, füzyon buharlaşma, Coulomb uyarılma ya da nükleon değiş tokuşu gibi bir çok farklı reaksiyon tipine uygulanabilmektedir.

Bu seminerde, Finlandiya’nın Jyväskylä şehrindeki hızlandırıcı laboratuvarında bulunan JUROGAMII + RITU + GREAT deney düzeneği kullanılarak füzyon buharlaşma reaksiyonları ile üretilen nötronca fakir tungsten ve osmiyum çekirdeklerinden plunger cihazı yardımı ve Doppler kayması tekniği kullanılarak elde edilen sonuçlardan ve Türkiye’nin içinde bulunduğu uluslararası projelerden bahsedilecektir.

 

Tarih : 26 Kasım 2015 Perşembe, Saat: 15:00
Yer : MSGSÜ Bomonti Yerleşkesi, Fizik Bölümü

CMS Deneyinde Yeni Parçacıkların İki-jet Olay Topolojisinde Aranması

CMS Deneyinde Yeni Parçacıkların İki-jet Olay Topolojisinde Aranması

Sertaç Öztürk

Gaziosmanpaşa Üniversitesi

Fizik Bölümü

Özet: Standart Model (SM) atom altı parçacıkları ve etkileşimlerini açıklayan en doğru kuram olmasına karşın cevap veremediği bazı sorular vardır. Bu sorulara cevap verebilmek için SM’in ötesindeki bir çok kuram, çok kısa ömürlü yeni rezonans parçacıkların varlığını öngörmektedir. Bu yeni parçacıklar yüksek dallanma oranlarıyla son durumda iki yüksek enerjili jet oluşturacak olan iki partona bozunabilirler.

Bu seminerde, CMS deneyinde iki-jet olay topolojisi kullanılarak yeni parçaçıkların aranmasına ait yöntemler ve sonuçlar ele alınacak, ve gelecekte iki-jet rezonansı araştırmalarına katkı yapması beklenen parton çifti etiketleme yönteminden bahsedilecektir.

 

Tarih : 19 Kasım 2015 Perşembe, Saat: 15:00
Yer : MSGSÜ Bomonti Yerleşkesi, Fizik Bölümü

Microstate solutions from black hole deconstruction

Microstate solutions from black hole deconstruction

Dieter Van den Bleeken

Boğaziçi Üniversitesi

Fizik Bölümü

Özet: After a review of the deconstruction proposal to explain the Bekenstein-Hawking entropy of a particular type of four dimensional extremal BPS black holes, I will discuss my recent work to put this idea on firmer footing by studying the effect of gravitational back reaction.

 

Tarih : 22 Ekim 2015 Perşembe, Saat: 15:00
Yer : MSGSÜ Bomonti Yerleşkesi, Fizik Bölümü

Dirac parçacıklarının yarı-klasik kinetik kuramı ve Thomas dönmesi

Dirac parçacıklarının yarı-klasik kinetik kuramı ve Thomas dönmesi

Ömer Faruk Dayı

İstanbul Teknik Üniversitesi

Fizik Mühendisliği Bölümü

Özet: Dirac denkleminin pozitif enerjili çözümleriyle tanımlanan matris değerli simplektik 2-form kullanılarak Dirac fermiyonlarının yarı-klasik kinetik kuramı elde edilecektir. Dağılım fonksiyonun düzgün tanımı helisite bazında yapılacaktır. Bu baz dönüşümü kütlesiz limit için de gereklidir. Bu formülasyon kullanılarak kinetik kuramda Thomas dönmesinin nasıl ele alınması gerektiği bulunacaktır. Thomas dönmesinin Berry ayar alanlarına benzer bir katkı verdiği gösterilecektir.

 

Tarih : 15 Ekim 2015 Perşembe, Saat: 15:00
Yer : MSGSÜ Bomonti Yerleşkesi, Fizik Bölümü

Ortanca Kütleli Karadelikler Var Mı?

Ortanca Kütleli Karadelikler Var Mı?

Kazım Yavuz Ekşi

İstanbul Teknik Üniversitesi

Fizik Mühendisliği Bölümü

Özet: Astrofiziksel karadelikler ya ikili bir yıldız sisteminde yer alıp eşlikçisinden kütle aktarımı yapan, yıldız evrimi sonucunda ortaya çıkmış, 5-20 güneş kütlesinde nesneler (yıldız-kütleli karadelik) ya da galaksilerin özeğinde yer alan çok büyük kütleli (M~10^6-10^9 güneş kütlesi) nesneler (süper-kütleli karadelik) olarak karşımıza çıkmaktadır. 2000’lerin başlarından itibaren sınıflandırılan aşırı-parlak X-ışını kaynakları (AXK’lar) yıldız kütleli bir karadelikten beklenebilecek ışıma gücünün 2-3 mertebe üzerinde ışıma yapan nesneler olmaları ve galaksi özeğinden uzak olmaları dolayısıyla her iki sınıfa da dahil edilememiştir. Bir görüşe göre bu nesneler hüzmelenmiş ışımaları bize yönelmiş olduğundan aşırı parlak görünen yıldız-kütleli karadeliklerdir. Bir başka görüşe göre ise eş-yönlü ışıma yapan ortanca kütleli (M ~ 10^3-10^4 güneş kütlesi) karadeliklerdir. Ortanc! a kütleli karadelik fikri çekici bir yenilik olmasına karşın bu nesnelerin oluşumuna giden astrofiziksel yollar çok olanaklı görünmemektedir.

Ekim 2014’te M82 galaksisindeki bir AXK’dan X-ışını atımlarının gözlemlenmesi bu nesnenin eşlikçisinden kütle aktarımı yapmakta olan 1.37 s dönme peryoduna sahip bir nötron yıldızı olduğunu göstermiştir [1]. Bu nesnenin dönme frekansının büyüme hızının yüksek oluşu ise dipol manyetik alanının yüksek olduğuna (B > 10^13 G) işaret etmektedir [2]. Bu yüksek manyetik alan hem eşlikçiden gelen maddeyi yıldızın manyetik kutuplarına kanallayarak dönme peryodundaki X-ışını atımlarını modüle etmekte, hem fotonların elektronlardan saçılma tesir kesitini küçülterek ışıma basıncı ile gravitasyonun dengelendiği kritik ışıma gücünü (Eddington limiti) yükseltmekte hem de ışımanın hüzmelenmesini olanaklı kılmaktadır. AXK’ların ne kadarının nötron yıldızı olduğu, ortanca kütleli karadeliklerin var olup olmadıkları yüksek enerji astrofiğinin sıcak konularıdır.

 
[1] Bachetti et al. (2014) Nature, Volume 514, Issue 7521, pp. 202-204 (http://arxiv.org/abs/1410.3590)
[2] Ekşi et al. (2015) Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, Volume 448, Issue 1, p.L40-L42 (http://arxiv.org/abs/1410.5205)

 

Tarih : 8 Ekim 2015 Perşembe, Saat: 15:00
Yer : MSGSÜ Bomonti Yerleşkesi, Fizik Bölümü