Decoherencia atómica en una zona de Ramsey fría

Átomos de dos niveles, que interaccionan de manera casi resonante con campos electromagnéticos en cavidades frías con bajo factor de calidad y bombeadas por una fuente clásica de radiofrecuencia, pueden modelarse como sistemas de dos niveles interaccionando con un campo clásico. Esta modelación es fidedigna aún si el número medio de fotones dentro de la cavidad es del orden de uno, como sucede en varios experimentos. Si la constante de acoplamiento átomo-campo es mucho menor que el inverso del tiempo de vida de los fotones en la cavidad, la aproximación de Weisskopf-Wigner dependiente del tiempo es válida y permite mostrar lo siguiente. El tiempo característico de la decoherencia atómica es inversamente proporcional al producto del cuadrado de la constante de acoplamiento átomo-campo por el tiempo de vida de los fotones en la cavidad. En otras palabras, si el factor de calidad de la cavidad es bajo, el átomo se desacopla de los efectos del ambiente. En estas condiciones, el átomo queda efectivamente acoplado con un campo “clásico” de intensidad igual a la un fotón.

Two-level atoms, almost in resonance with electromagnetic fields in cold low-quality-factor cavities pumped with a classical radiofrequency source, can be modeled as two-level systems interacting with a classical field. This model is faithful even if the average photon number, inside the cavity, is of the order of one, as has been reported in several experiments. If the atom-field coupling constant is much smaller than the inverse of the photon mean lifetime, the timedependent Weisskopf-Wigner approximation is valid and allows to show the following. The atomic decoherence characteristic time is inversely proportional to the product of the square of the coupling constant and the photon mean lifetime. In other words, if the cavity quality factor is small, the atom decouples from its environment. Under these con- ditions, the atom effectively couples to a “classical” field with mean number of photons equals to one.