Matter-wave optics of dark-state polaritons [Elektronische Ressource] : applications to interferometry and quantum information / Frank E. Zimmer

Matter-wave Optics of Dark-state Polaritons:Applications to Interferometry and QuantumInformationDissertationFrank E. ZimmerVom Fachbereich Physik der Technischen Universitat¨Kaiserslautern zur Verleihung des akademischen GradesDoktor der Naturwissenschaften” genehmigte Dissertation”Betreuer: Prof. Dr. Michael FleischhauerZweitgutachter: Prof. James R. Anglin, Ph. D.Datum der wissenschaftlichen Aussprache: 28.07.2006D 386ContentsKurzfassung 0Abstract 21 Introduction 91.1 Hamiltonian of quantum optics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.1.1 Interaction of neutral atoms with electromagnetic fields . . . . . . . 91.2 Electromagnetically induced transparency (EIT) and slow-light . . . . . . . 161.2.1 The model system of EIT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171.2.2 Slow-light and its limitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221.3 Storage of light in an optically dense medium . . . . . . . . . . . . . . . . 251.3.1 Definition of dark- and bright-state polaritons . . . . . . . . . . . . 261.3.2 Dynamics in the adiabatic limit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 261.3.3 Coherent and adiabatic storage of photonic wave-packets . . . . . . 281.4 The Sagnac effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311.4.1 A brief explanation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331.4.2 Quantum limit of laser and matter-wave gyroscopes . . . . . . . . . 341.4.