Quantum Optics and Quantum Information Processing in Rare-Earth-Ion-Doped Crystals

In this thesis, aspects of the use of cryogenically cooled rare-earth-ion-doped crystals in the fields of quantum optics and quantum information processing are addressed. The experiments and theoretical considerations referred to in this thesis are based on the coherent transient interaction between light and the ions in the crystals. A photon echo experiment has been performed where faint optical pulses were accumulated in the crystal. In this experiment, the possibility of single photons acting as two of the optical fields in the photon echo process was investigated. Different aspects on the experiment, which can be viewed as delayed self-interference of a single photon, are discussed in this thesis. A scheme for the possible implementation of quantum information processing in rare-earth-ion-doped crystals is presented. A key feature in this scheme is that small groups of ions, which can be optically manipulated and which interact in a controlled way, can be extracted from a collection of randomly positioned ions in the crystal host. Initial experimental investigations of the scheme, indicating the possibility of implementing quantum gates, are also presented in this thesis. In another experiment, the application of magnetic fields of up to 5 T was seen to increase the lifetime of information stored as frequency-dependent modulation of the population of thulium ions doped into a YAG crystal by several orders of magnitude. This mechanism might be useful in data storage and information processing applications. An experiment in which the same type of crystal was used as the active medium in a photon-echo-based pulse compression experiment, where microsecond long pulses were compressed to nanosecond duration using frequency-chirped light pulses, is also reported in this thesis

Web of Sound : Hur ljud interagerar med ljud

Vårt mål med detta kandidatarbete var att tillsammans med en rhizomatisk och med en ljudteoretisk synvinkel utforska och förverkliga alternativa sätt att gestalta ljud. Vi ville både ifrågasätta våra egna förutfattade meningar och den generella uppfattningen om audiell interaktion. Vi har tagit inspiration från Michel Chions analysprocess lyssnar modus och teorin synchresis för att realisera en utgångspunkt och en grundpelare vilket löper genom hela arbetet. Våra teorier och tester har skett på både ett reaktionärt och proaktivt sätt då vi både har producerat prototyper utifrån förstudier och genomfört tester med prototyperna i sökande efter externa åsikter. Testerna genomfördes genom att vi bjöd in utomstående att delta i undersökningen och på ett så naturligt sätt som möjligt utfört kvalitativa studier i form av intervjuer och observation för att tillsammans utforskat de semantiska beskaffenheter ljud besitter. Resultatet av vår undersökning brottas med människans biologiska förutsättningar. Att avkontextualisera ljud helt är ett åliggande som anses vara en utopi som vi i undersökningen har behandlat. Hur våra situeringar och våra källor har påverkat vår granskning, vårt skrivande och vårt prövande är en interpretation som vi diskuterar i slutet av undersökningen.Our goal with this Bachelor Thesis was to explore and realize alternative ways of synthesizing sound, together with a rhizomatic and an audio-theoretical point of view. We both question our preconceived assumptions and the general perception of audio interaction. We have been inspired by Michel Chion's analysis process, modes of listening and the theory of synchresis to realize a starting point and a mainstay that runs throughout the thesis. Our theories and tests have taken place in both a reactionary and proactive manner as we have both produced prototypes based on preliminary studies and conducted tests with prototypes in search of external opinions. The tests were conducted by inviting third parties to participate in the survey and, in as natural a way as possible, conducted qualitative studies in the form of interviews and observation to jointly explore the semantic characteristics sound possesses. The result of our study is in conflict with the human biological conditions. To decontextualise audio completely is an issue that is considered an utopia and something that we have taken in consideration in the survey. At the end of the survey we will discuss if our situated mind and our references have influenced our scrutiny, our writing and our testing

Web of Sound : Hur ljud interagerar med ljud

Vårt mål med detta kandidatarbete var att tillsammans med en rhizomatisk och med en ljudteoretisk synvinkel utforska och förverkliga alternativa sätt att gestalta ljud. Vi ville både ifrågasätta våra egna förutfattade meningar och den generella uppfattningen om audiell interaktion. Vi har tagit inspiration från Michel Chions analysprocess lyssnar modus och teorin synchresis för att realisera en utgångspunkt och en grundpelare vilket löper genom hela arbetet. Våra teorier och tester har skett på både ett reaktionärt och proaktivt sätt då vi både har producerat prototyper utifrån förstudier och genomfört tester med prototyperna i sökande efter externa åsikter. Testerna genomfördes genom att vi bjöd in utomstående att delta i undersökningen och på ett så naturligt sätt som möjligt utfört kvalitativa studier i form av intervjuer och observation för att tillsammans utforskat de semantiska beskaffenheter ljud besitter. Resultatet av vår undersökning brottas med människans biologiska förutsättningar. Att avkontextualisera ljud helt är ett åliggande som anses vara en utopi som vi i undersökningen har behandlat. Hur våra situeringar och våra källor har påverkat vår granskning, vårt skrivande och vårt prövande är en interpretation som vi diskuterar i slutet av undersökningen.Our goal with this Bachelor Thesis was to explore and realize alternative ways of synthesizing sound, together with a rhizomatic and an audio-theoretical point of view. We both question our preconceived assumptions and the general perception of audio interaction. We have been inspired by Michel Chion's analysis process, modes of listening and the theory of synchresis to realize a starting point and a mainstay that runs throughout the thesis. Our theories and tests have taken place in both a reactionary and proactive manner as we have both produced prototypes based on preliminary studies and conducted tests with prototypes in search of external opinions. The tests were conducted by inviting third parties to participate in the survey and, in as natural a way as possible, conducted qualitative studies in the form of interviews and observation to jointly explore the semantic characteristics sound possesses. The result of our study is in conflict with the human biological conditions. To decontextualise audio completely is an issue that is considered an utopia and something that we have taken in consideration in the survey. At the end of the survey we will discuss if our situated mind and our references have influenced our scrutiny, our writing and our testing

Corporate culture traits and learning : A study on employee perception with a comparison in a cross-cultural environment

Företagskultur har en betydande roll i hur ett företag ska bli framgångsrikt visar aktuell forskning. I föreliggande studie undersöks hur företagskulturen uppfattas av anställda och vilka olika lärande som används för att kommunicera och förmedla kulturen till medarbetare. Undersökningen innefattar en jämförelse mellan svenska och spanska medarbetare, där den senare arbetar i en tvärkulturell miljö. Frågeställningarna i studien behandlar vilka egenskaper som kännetecknar kulturen i ett framgångsrikt företag och hur medarbetare kan integrera sig i företagskulturen genom olika lärandemetoder samt om det råder någon skillnad i uppfattningen av kulturen mellan de svenska och spanska medarbetare. Studien inkluderar Hofstedes kulturella dimensioner som hjälp för att förstå medarbetarnas tolkning av företagskulturen utifrån sin nationella kultur. Dessutom användes Nygrens teori om det livslånga lärandet och Scheins tre kulturella nivåer inom företagskultur. Studien har använt sig av en kvalitativ ansats med semistrukturerade intervjuer för att undersöka företagskulturen på ett fallföretag. Studiens resultat visar att kulturen i ett framgångsrikt företag har en stark gemenskap utöver en likvärdig och enhetlig uppfattning om företagskulturen. Den mest framträdande uppfattningen är att kulturen förmedlas via vardagliga situationer där det visas genom handlingar. Undersökningen visar ingen större skillnad i uppfattningen om kulturen mellan svenska och spanska medarbetarna, därmed finns inget behov av att anpassa inlärningen av företagskulturen för medarbetare. En förutsättning som studiens resultat visar är att kulturen måste kommuniceras tydligt och mottagits likvärdigt för medarbetare i en tvärkulturell miljö. Detta inkluderar dock inte det eventuella behovet av att anpassa hur kulturen förmedlas för samtliga medarbetare på en individuell nivå. Current research shows that corporate culture has a significant role in how a company will be successful. The present study investigates how the company culture is perceived by employees, and which different learning methods are used to communicate and convey the culture to employees. The research includes a comparison between Swedish and Spanish employees, where the latter works in a cross-cultural environment. The questions in the study deal with the characteristic traits in the culture of a successful company and how employees can integrate into the company culture through different learning methods and whether there is any difference in the perception of the culture between the Swedish and Spanish employees. The study includes Hofstede's cultural dimensions to help understand the employee’s interpretation of the company culture based on their national culture. In addition, Nygren's theory of lifelong learning and Schein's three cultural levels within corporate culture were used. The study has used a qualitative approach with semi-structured interviews to examine the corporate culture in a case study design in a single organization. The result of the study reveals that the culture of a successful company has a strong feeling of community in addition to an equal and uniform perception of the company culture. The most prominent view is that culture is conveyed via everyday situations where it is shown through actions. The research identifies no major difference in the perception of the culture between the Swedish and Spanish employees, thus there is no need to adapt the learning of the company culture for employees in a cross-cultural environment. A prerequisite that the study results show is that the culture must be communicated clearly and received equally for employees in a cross-cultural environment. However, this does not include the possible need to adapt how the culture is conveyed to all employees on an individual level.

Experimental test of the delayed single-photon self-interference effect

A modified version of the delayed single-photon self-interference experiment is performed using a sample of Pr:Y2SiO5 for detecting the interference pattern. Instead of using a beam splitter and two spatially separated paths for the light to travel towards the material, acousto-optic modulators are used to create two light pulses and let the pulses travel along the same path towards the material. Attenuated laser pulses are used, with energies down to less than 0.6 photons per pulse pair, and accumulated 7*109 such pulse pairs before reading out the resulting frequency dependent modulation of the population in the material. The signals for different average photon numbers in the pulse pairs are compared to conclude that the observed signal is due to the pulse pairs containing a total of only one photo

Corporate culture traits and learning : A study on employee perception with a comparison in a cross-cultural environment

Företagskultur har en betydande roll i hur ett företag ska bli framgångsrikt visar aktuell forskning. I föreliggande studie undersöks hur företagskulturen uppfattas av anställda och vilka olika lärande som används för att kommunicera och förmedla kulturen till medarbetare. Undersökningen innefattar en jämförelse mellan svenska och spanska medarbetare, där den senare arbetar i en tvärkulturell miljö. Frågeställningarna i studien behandlar vilka egenskaper som kännetecknar kulturen i ett framgångsrikt företag och hur medarbetare kan integrera sig i företagskulturen genom olika lärandemetoder samt om det råder någon skillnad i uppfattningen av kulturen mellan de svenska och spanska medarbetare. Studien inkluderar Hofstedes kulturella dimensioner som hjälp för att förstå medarbetarnas tolkning av företagskulturen utifrån sin nationella kultur. Dessutom användes Nygrens teori om det livslånga lärandet och Scheins tre kulturella nivåer inom företagskultur. Studien har använt sig av en kvalitativ ansats med semistrukturerade intervjuer för att undersöka företagskulturen på ett fallföretag. Studiens resultat visar att kulturen i ett framgångsrikt företag har en stark gemenskap utöver en likvärdig och enhetlig uppfattning om företagskulturen. Den mest framträdande uppfattningen är att kulturen förmedlas via vardagliga situationer där det visas genom handlingar. Undersökningen visar ingen större skillnad i uppfattningen om kulturen mellan svenska och spanska medarbetarna, därmed finns inget behov av att anpassa inlärningen av företagskulturen för medarbetare. En förutsättning som studiens resultat visar är att kulturen måste kommuniceras tydligt och mottagits likvärdigt för medarbetare i en tvärkulturell miljö. Detta inkluderar dock inte det eventuella behovet av att anpassa hur kulturen förmedlas för samtliga medarbetare på en individuell nivå. Current research shows that corporate culture has a significant role in how a company will be successful. The present study investigates how the company culture is perceived by employees, and which different learning methods are used to communicate and convey the culture to employees. The research includes a comparison between Swedish and Spanish employees, where the latter works in a cross-cultural environment. The questions in the study deal with the characteristic traits in the culture of a successful company and how employees can integrate into the company culture through different learning methods and whether there is any difference in the perception of the culture between the Swedish and Spanish employees. The study includes Hofstede's cultural dimensions to help understand the employee’s interpretation of the company culture based on their national culture. In addition, Nygren's theory of lifelong learning and Schein's three cultural levels within corporate culture were used. The study has used a qualitative approach with semi-structured interviews to examine the corporate culture in a case study design in a single organization. The result of the study reveals that the culture of a successful company has a strong feeling of community in addition to an equal and uniform perception of the company culture. The most prominent view is that culture is conveyed via everyday situations where it is shown through actions. The research identifies no major difference in the perception of the culture between the Swedish and Spanish employees, thus there is no need to adapt the learning of the company culture for employees in a cross-cultural environment. A prerequisite that the study results show is that the culture must be communicated clearly and received equally for employees in a cross-cultural environment. However, this does not include the possible need to adapt how the culture is conveyed to all employees on an individual level.

Quantum computer hardware based on rare-earth-ion-doped inorganic crystals

We present a scheme for generating multiple, strongly interacting qubits in rare-earth-ion-doped inorganic crystals at cryogenic temperatures. Two ground state hyperfine levels, with hour long lifetimes and ms decoherence times are chosen as qubit states. Controlled logic between the qubits is accomplished using the change in permanent dipole moment induced by an optical transition between the ground and excited state of these ions. The scheme is based on existing material data and established measurement techniques and should therefore be straightforward to realise in practice. The procedure used for creating the qubits can be generalised also to other solid state systems

Preparing rare-earth-ion-doped inorganic crystals for quantum information processing

The paper reports on the experimental realization on the possibility of isolating ions in a selected frequency channel. In the scheme, this interaction is mediated by the change in permanent dipole moment experienced by the rare-earth ions when they are optically excited from the ground state to an excited state. The change in dipole moment changes the electric field experienced by ions situated close to the excited ion, thus their absorption frequencies are changed. The important aspect, in order to use this frequency shift for controlled logic, is that the shift is large enough for ions, originally resonant with a certain laser frequency, to be shifted out of resonance with this laser field. Excitation induced frequency shifts are experimentally observed, which opens the way for the realisation of the first quantum gate in this type of solid state material