Введение
1 Введение 22
2 Модельные потенциальные поверхности и расчет спектров 29
2.1 Рассчет спектров 30
2.2 Эмперические поверхности потенциальной энергии для состояний So и Si . 34
3 Динамика молекулы в возбужденном состоянии 47
4 Переход в основное электронное состояние и формирование продуктов фотоизомеризации 54
4.1 Канал фотоизомеризации, приводящий к формированию дигидрофенан-трена (DHP) 58
4.2 Канал фотоизомеризации, приводящий к формированию транс-стильбена 61
4.3 Канал фотоизомеризации, приводящий к формированию цис-стильбена 62
4.4 Фотоизомеризация трсшостильбена 63
5 Выводы к части I 67
2 Лазерный когерентный контроль динамики изотропных молекулярных ансамблей 74
1 Введение 75
1.1 Обзор проблемы 75
1.2 Ориентационное упорядочение молекул с помощью лазерного воздействия 80
1.3 Лазерный абсолютный асимметричный синтез: достижения и проблемы 84
1.4 Общие обозначения, используемые в части II 86
2 Лазерная селекция молекул по их ориентации: идея, методы и прило жения 88
2.1 ЛСО как универсальный инструмент для управления динамикой изотроп ных молекулярных ансамблей 88
2.1.1 Предваряющие рассуждения 88
2.1.2 Идея метода ЛСО 90
2.1.3 Квазинепрерывный и импульсный режимы ЛСО 92
2.2 Метод реализации ЛСО в квазинепрерывном режиме 93
2.2.1 Принципиальная схема сценария 94
2.2.2 Требования к параметрам молекул, при которых сценарий ЛСО является эффективным 100
2.2.3 Моделирование процесса лазерной селекции молекул 103
2.2.4 Выводы к разделу 2.2 111
2.3 Метод реализации ЛСО в импульсном режиме 112
2.3.1 Принципиальная схема сценария 113
2.3.2 Анализ эффективности и возможных приложений метода на примере молекулы BF 119
2.3.3 Выводы к разделу 2.3 134
2.4 Заключение к главе 2 135
3 Асимметричный лазерный синтез энантиомеров в изотропных молеку лярных ансамблях 136
3.1 Анализ условий управляемости хиральиым состоянием молекул 137
3.1.1 Хиральность и молекулярная симметрия: математическое введение 137
3.1.2 Общее выражение для степени хиральности 140
3.1.3 Случай жёстких молекул 142
3.1.4 Случай неподвижных молекул 147
3.1.5 Роль фазового согласования. Условия осуществимости ААС в макрообъёме 148
3.1.6 Выводы к разделу 3.1 149
3.2 Реализация ААС при помощи последовательности коротких лазерных им пульсов 150
3.2.1 Идея метода 150
3.2.2 Перекись водорода — простейшая хиральная молекула 153
3.2.3 Метод лазерного управления динамической хиральностыо молекул Н202 156
3.2.4 Выводы к разделу 3.2 164
3.3 Метод реализации лазерного ААС на основе ЛСО 166
3.3.1 Идея метода ААС на основе селекции молекул по их ориентации 166
3.3.2 Численное моделирование ААС энантиомеров молекулы SiHNaCIF из рацемической смеси 172
3.3.3 Выводы к разделу 3.3 181
3.4 Заключение к главе 3 182
4 Выводы к части II 184
3 Моделирование спектров когерентных темных резонансов многоуровневых атомов, полученных методами прецизионной спектроскопии 188
1 Введение 189
2 Спектры флуоресценции и поглощения Л-системы в условиях Раманов-ского резонанса 198
2.1 Лиувиллиан атома в ПВВ и за его пределами 198
2.2 Динамический супероператор Л-системы 200
2.2.1 Лиувиллиан в ПВВ 201
2.2.2 Преобразование ПВВ-лиувиллиана 202
2.2.3 Блочная структура динамического супероператора в ПВВ 204
2.3 Специфика возбуждения ДА и Л-системы 206
2.3.1 Возбуждение двухуровневого атома 206
2.3.2 Возбуждение Л-системы 206
2.4 Расчет спектра флуоресценции Л-системы 207
2.4.1 Стационарная теория спектров флуоресценции в ПВВ 209
2.4.2 Стационарная теория спектров флуоресцениии за пределами ПВВ 210
2.4.3 Динамическая теория спектров флуоресценции для случая мгновенного изменения лиувиллиана 212
2.4.4 Результаты анализа расчета спектров флуоресценции 214
2.4.5 Тонкая структура спектра флуоресценции 220
2.4.6 Обсуждение возможного эксперимента для регистрации спектра резонансной флуоресценции 221
2.5 Расчет стационарных спектров поглощения Л-системы 222
2.5.1 Анализ спектров поглощения пробного поля 223
2.6 Влияние четырехфотонных взаимодействий на когерентное пленение населенностей 224
2.6.1 Роль четырехфотонных взаимодействий в формировании резонанса поглощения и дисперсии 226
2.7 Выводы к главе 2 227
3 Математическая техника расчета эффекта КПН в многоуровневых системах 231
3.1 Расчет лиувиллиана Л^-уровневого атома 232
3.1.1 Расчет лиувиллиана Л^-уровневого атома с использованием символического представления 232
3.1.2 Лиувиллиан 3-х уровневого атома в случае двух полей 235
3.1.3 Расчет средних значений 237
3.2 Математическое описание методов расчета временной динамики Л-системы 238
3.2.1 Метод матрицы плотности 239
3.2.2 Метод квантовых траекторий 240
4 Моделирование спектров темных резонансов в многоуровневых атомах на примере паров самария 242
4.1 Выбор исследуемой модели и постановка задачи 242
4.1.1 Атомная система 242
4.1.2 КПН в рамках четырехуровневой модели 243
4.1.3 Учет эффекта Доплера 244
4.2 Экспериментальная регистрация резонансов КПН в парах самария 245
4.3 Результаты моделирования спектров КПН в парах самария 248
4.3.1 Модификация спектров в магнитном поле 249
4.4 Выводы к главе 4 254
5 Модуляционная спектроскопия темных резонансов на примере атома цезия 256
5.1 Выбор исследуемой модели и постановка задачи 256
5.1.1 Атомная среда 257
5.1.2 Зеемановское расщепление сверхтонкой структуры основного состояния атома Cs 260
5.2 Низкочастотная модуляционная спектроскопия темных резонансов на при мере атома Cs 261
5.2.1 Взаимодействие Л-системы с ЧМ полем 261
5.2.2 Двухчастотная модель расчета ЧМ спектров темных резонансов 264
5.2.3 Расчет ЧМ спектров резонансов КПН при помощи двухчастотной модели 266
5.2.4 Расчет ЧМ-спектров темных резонансов при помощи точной модели 270
5.2.5 Расчет ЧМ-спектров резонансов КПН методом квантовых траекторий271
5.2.6 Сравнение экспериментальных и теоретических результатов 273
5.3 Высокочастотная модуляционная спектроскопия темных резонансов на примере атома Cs 274
5.4 Приложение А. Особенности резонансов КПН на фоне доплеровски уширенной линии в магнитных полях 276
5.4.1 Случай продольного магнитного поля 276
5.4.2 Случай поперечного магнитного поля 278
5.5 Выводы к главе 5 278
6 Выводы к части III 281
4 Методы создания квантовых перепутанных состояний в системе двух дипольно-взаимодействующих атомов 285
1 Введение 286
2 Двухуровневые атомы 292
2.1 Модель 292
2.2 Стационарные решения 295
2.3 "Надежность" создания максимально перепутанных состояний 296
2.4 Нарушения неравенства Белла 298
3 Трехуровневые атомы 300
3.1 Модель 300
3.2 Метод резонансных рамановских импульсов 303
3.3 Метод адиабатического переноса 304
3.4 Метод оптической накачки 307
4 Возможности экспериментальной реализации предложенных схем 312
5 Выводы к части IV 316
5 Приложение. Квантовая информация: ее измерение и физическое содержание 319
1 Введение 319
2 Неклассическая специфика и классификация квантовой информации 321
3 Когерентная информация 330
3.1 Физический смысл когерентной информации 330
3.2 Одномоментная когерентная информация 334
3.3 Скорость обмена когерентной информацией в Л-системах 336
4 Совместимая информация 339
4.1 Неселектированная информация 341
4.2 Селектированная информация 342
5 Информационный анализ в задачах квантовой криптографии 346
5.1 Принцип некопируемости квантовой информации 346
5.2 Основные принципы квантовой криптографии 349
5.3 Специфика протокола с континуальным алфавитом 351
5.4 Стратегия перехвата-пересылки 354
5.5 Стратегия оптимального подслушивания 356
5.6 Многомерные протоколы квантовой криптографии 360
5.7 Экспериментальная схема реализации протоколов квантовой криптографии с произвольными алфавитами 363
6 Количественное измерение информации, доступной в физическом эксперименте 365
7 Выводы к Приложению 370
Заключение 375
