원자분자물리학 겨울학교
(Winter School on Atomic and Molecular Physics)

◎ 주 제: Quantum interference in atoms, molecules, and condensed matters
◎ 일 시: 11월30일 ~ 12월2일
◎ 장 소: APCTP Headquarters, Pohang


◎ 강연내용 및 시간표

강 연
연 사
강연제목
강연시간
강연 1
(교원대) 김중복
(J. B. Kim, KNUE)
전자기 유도 투과 및 흡수와 펄스 전파 1, 2
(Electromagnetically induced transparency, absorption, and progapation Ⅰ, Ⅱ)
11월 30일 (목요일)
오후 2:00 ~ 3:50
강연 2
(고려대) 조동현
(D. Cho,
Korea Univ.)
Coherent Polarization control : Optically induced Faraday effect Ⅰ, Ⅱ
12월 1일 (금요일)
오전 10:30 ~ 12:20
강연 3
(인하대) 함병승
(B. Ham,
Inha Univ.)
양자정보에서 EIT가 갖는 의미 1, 2
(Electromagnetically induced transparency in quantum information processing
Ⅰ, Ⅱ)
오후 1:30 ~ 3:20
강연 4
(부산대) 문한섭
(H. S. Moon,
Busan Univ.)
원자결맞음을 이용한 응용연구 1, 2
(Atomic coherence and its applications
Ⅰ, Ⅱ)
오후 3:30 ~ 5:20
강연 5
(명지대) 김재완
(J. Kim,
Myoungji Univ.)
Dark Resonance and the Photoassociation of Ultracold Molecules Ⅰ, Ⅱ
12월 2일 (토요일)
오전 10:30 ~ 12:20

강연1) 전자기 유도 투과 및 흡수와 펄스 전파
(교원대) 김중복

원자결맞음 현상의 대표적인 현상인 전자기파 유도 투과(electromagnetic induced transparency : EIT)는 원자의 공진주파수로 발진하는 레이저와 원자가 상호작용했을 때 원자가 광자를 흡수하지 않고 투과하는 현상이고, 전자기 유도 흡수(electromagnetic induced absorption : EIA)는 흡수가 강하게 일어나는 현상입니다. 원자결맞음 현상으로 얻어진 스펙트럼의 특징은 스펙트럼의 선폭이 수십 Hz로 매우 좁다는 특징을 좁다는 것입니다. 최근에는 이러한 원자결맞음 현상을 바탕으로 광정보 저장, 광통신 스위치 개발 및 초정밀 자계 개발과 같은 응용 연구들이 활발히 진행되고 있습니다.
본 세미나에서는 원자와 빛의 상호작용을 이용하여 간단한 실험장치에서 빛의 군속도를 진공 속에서 빛의 속도(c=299 792 458 m/s) 보다 10,000배 이상 빠른 초광속 현상과 10,000배 이상 느린 빛에 관한 실험결과를 소개합니다. 더 나아가 우리는 원자 속에 정지된 빛에 관한 실험결과를 보여줄 것입니다. 놀라운 사실은 이와 같은 흥미로운 현상이 일반 전자기학과 현대물리 수준에서 이해될 수 있다는 것입니다.

강연2) Coherent Polarization control : Optically induced Faraday effect
(고려대) 조동현

It is well known that linearly polarized light passing through a chiral medium experiences polarization rotation. When the chirality comes from the helicity of constituent molecules, the phenomenon is called optical activity. An externally applied magnetic field can also produce chirality along the field direction via Zeeman interaction, and then the consequent polarization rotation is called the Faraday effect. In addition to these well known examples, one can achieve a similar effect by illuminating the medium with circularly polarized light. Optical pumping of atomic vapor can produce spin orientation of the medium that causes the polarization rotation known as a paramagnetic rotation. While optical pumping induces chirality of the medium through a dissipative interaction, circularly polarized light can induce chirality through a dispersive interaction as well. Circularly polarized light can induce a Zeeman-like ac Stark shift in an atom, and it can take the role of the static magnetic field of the Faraday effect. We call the polarization rotation in this case ``optical Faraday rotation'' (OFR). In the self rotation of elliptically polarized light, the circular component is responsible for both the optical pumping and the Zeeman-like ac Stark shift.

In a pump-probe scheme on a three-level ladder configuration, strong coupling light with circular polarization is resonant with a transition between the pair of upper states, and weak probe light with linear polarization is near resonant with the pair of lower states. When the coupling light induces coherence among relevant atomic states in a three level medium, the medium can also exhibit the phenomenon of electromagnetically induced transparency (EIT) for the probe light. This feature raises an intriguing possibility that a single coupling beam can render the medium both optically active and transparent.

강연3) 양자정보에서 EIT가 갖는 의미
(인하대) 함병승

본 강연에서는90년대 초 등장해서 비선형광학분야의 한계를 극복할 대안으로 연구되어온 전자기유도투과 (EIT, Electromagnetically Induced Transparency) 에 대한 원리와 그 응용분야에 대해 고찰해보고, 특히 2000년대 들어 진행중인 연구중심으로 양자정보처리분야에 어떻게 기여할 지에 대해 전망해보고자 한다.

강연4) 원자결맞음을 이용한 응용연구
(부산대) 문 한 섭

레이저 개발 기술의 발전과 함께 레이저의 선폭이 좁아지고 고출력의 연속발진 레이저를 쉽게 얻을 수 있게 되면서 다준위 원자계와 레이저의 결맞음 상호작용으로 발생되는 전자기파 유도 투과(electromagnetic induced transparency : EIT), 전자기 유도 흡수(electromagnetic induced absorption : EIA), 결맞음 원자밀도 포획(coherent population trapping : CPT), 밀도 반전 없는 레이저(lasing without inversion : LWI) 등과 같은 여러 가지 비선형 효과들이 보고되었고, 이러한 비선형 효과들을 이해하는데 원자준위들 사이의 결맞음은 가장 중요한 열쇠가 되었습니다.
원자결맞음 현상의 대표적인 현상인 전자기파 유도 투과(EIT)는 원자의 공진주파수로 발진하는 레이저와 원자가 상호작용했을 때 원자가 광자를 흡수하지 않고 투과하는 현상이고, 전자기파 유도 흡수(EIA)는 흡수가 강하게 일어나는 현상입니다. 원자결맞음 현상으로 얻어진 스펙트럼의 특징은 스펙트럼의 선폭이 수십 Hz로 매우 좁다는 특징을 좁다는 것입니다. 최근에는 이러한 원자결맞음 현상을 바탕으로 광정보 저장, 광통신 스위치 개발 및 초정밀 자계 개발과 같은 응용 연구들이 활발히 진행되고 있습니다.
본 강연에서는 앞에서 언급된 다양한 응용연구들 중에서 원자결맞음을 이용한 소형 원자시계, 고감도 자기장 측정, 그리고 펨토초 레이저를 이용한 원자결맞음 분광에 대한 원리와 연구결과를 소개한다.

강연5) Dark Resonance and the Photoassociation of Ultracold Molecules
(명지대) 김재완

Dark resonance is a phenomenon which involves coherent transitions between two ground states through an excited state by two coherent optical fields. Electromagnetically-Induced-Transparency (EIT) and Coherent-Population-Trapping(CPT) have the same physical origin as the dark resonance. Recently, those phenomena play very important roles in ultracold atomic system, such as sub-recoil cooling of neutral atoms, slowing light, atomic memory, and precision spectroscopy, etc. In this lecture, the principle of the coherent quantum phenomena will be explained and the application of the dark resonance in molecular spectroscopy using the photoassociation of ultracold atoms.