Efficient spatially-resolved multimode quantum memory

We propose a method that enables efficient storage and retrieval of a photonic excitation stored in an ensemble quantum memory consisting of Lambda-type absorbers with non-zero Stokes shift. We show that this can be used to implement a multimode quantum memory storing multiple frequency-encoded qubits in a single ensemble, and allowing their selective retrieval. The read-out scheme applies to memory setups based on both electromagnetically-induced transparency and stimulated Raman scattering, and spatially separates the output signal field from the control fields

Модель гибридного ракетного двигателя. Вычисления, проект и испытания

На даний час і у майбутньому ракетні двигуни будуть найголовнішими засобами виводу на орбіту космічних транспортних апаратів. В даний час найважливішою вимогою при проектуванні двигуна ракети є зменшення її вартості і максимальне збільшення енерговіддачі. Проектування ракетних двигунів - довготривалий і трудомісткий процес, метою якого є виробництво дешевого і високоякісного двигуна, що має мінімальний вплив на навколишнє середовище. Слідуючи зазначеним вимогам, Варшавський Технологічний Університет спільно з Варшавським авіаційним Інститутом розпочали програму екологічно безпечного розвитку ракетних двигунів. Експериментальний гібридний двигун ракети був розроблений і виготовлений для перевірки нової формули твердого палива. Дана стаття містить дослідження безпечної роботи двигуна з окислювачем Al/AN/HTPB, використовуючи при цьому лабораторний дослідний стенд перевірки ракетного гібридного двигуна. Основна мета цієї роботи – це проектування простого ракетного двигуна з наступною можливістю його подальшого розвитку і поліпшення.Now and in the foreseeable future rocket engine will be the most basic propulsion of space vehicle. Nowadays the most important condition in design of rocket engine is the cost reduction and increasing thrust to weight ratio as much as possible. The design of rocket engines is exhaustive and difficult process. It must produce low cost and high performance engine with minimal influence on the environment. Following these requirements, Warsaw University of Technology jointly with Institute of Aviation in Warsaw, started their own program on ecologically safe propulsion development. The experimental hybrid rocket motor has been designed and manufactured to test a new formula of solid fuel. The paper explores the performance and safety implications associated with the oxidizer enhanced Al/AN/HTPB grain by using of a laboratory scale hybrid rocket motor test stand. The main objective of this work was to design simple rocket engine that could smoothly be developed and possibly improved in the future.На данный момент и в обозримом будущем ракетные двигатели будут самыми основными двигательными установками космических транспортных средств. В настоящее время самым важным условием при проектировании двигателя ракеты является уменьшение ее стоимости и максимальное увеличение соотношения тяги к весу. Проектирование ракетных двигателей – продолжительный и трудоемкий процесс, целью которого является производство дешевого и высококачественного двигателя с минимальным влиянием на окружающую среду. Следуя указанным требованиям, Варшавский Технологический Университет совместно с Варшавским авиационным институтом начали программу экологически безопасного развития ракетных двигательных установок. Экспериментальный гибридный двигатель ракеты был разработан и изготовлен для проверки новой формулы твердого топлива. Данная статья содержит исследования безопасной работы двигателя с окислителем Al/AN/HTPB, используя при этом лабораторный испытательный стенд проверок ракетного гибридного двигателя. Основная цель этой работы состоит в проектировании простого ракетного двигателя с последующей возможностью его дальнейшего развития и улучшения

Modematching an optical quantum memory

We analyse the off-resonant Raman interaction of a single broadband photon, copropagating with a classical `control' pulse, with an atomic ensemble. It is shown that the classical electrodynamical structure of the interaction guarantees canonical evolution of the quantum mechanical field operators. This allows the interaction to be decomposed as a beamsplitter transformation between optical and material excitations on a mode-by-mode basis. A single, dominant modefunction describes the dynamics for arbitrary control pulse shapes. Complete transfer of the quantum state of the incident photon to a collective dark state within the ensemble can be achieved by shaping the control pulse so as to match the dominant mode to the temporal mode of the photon. Readout of the material excitation, back to the optical field, is considered in the context of the symmetry connecting the input and output modes. Finally, we show that the transverse spatial structure of the interaction is characterised by the same mode decomposition.Comment: 17 pages, 4 figures. Brief section added treating the transverse spatial structure of the memory interaction. Some references added. A few typos fixe

Creating diamond color centers for quantum optical applications

Nitrogen vacancy (NV) centers in diamond have distinct promise as solid-state qubits. This is because of their large dipole moment, convenient level structure and very long room-temperature coherence times. In general, a combination of ion irradiation and subsequent annealing is used to create the centers, however for the rigorous demands of quantum computing all processes need to be optimized, and decoherence due to the residual damage caused by the implantation process itself must be mitigated. To that end we have studied photoluminescence (PL) from NV$^-$, NV$^0$ and GR1 centers formed by ion implantation of 2MeV He ions over a wide range of fluences. The sample was annealed at $600^{\circ}$C to minimize residual vacancy diffusion, allowing for the concurrent analysis of PL from NV centers and irradiation induced vacancies (GR1). We find non-monotic PL intensities with increasing ion fluence, monotonic increasing PL in NV$^0$/NV$^-$ and GR1/(NV$^0$ + NV$^1$) ratios, and increasing inhomogeneous broadening of the zero-phonon lines with increasing ion fluence. All these results shed important light on the optimal formation conditions for NV qubits. We apply our findings to an off-resonant photonic quantum memory scheme using vibronic sidebands

The estrogen receptor alpha:insulin receptor substrate 1 complex in breast cancer: structure-function relationships

Background: Insulin receptor substrate 1 (IRS-1) is a signaling molecule that exerts a key role in mediating cross talk between estrogen receptor a (ERa) and insulin-like growth factor 1 (IGF-1) in breast cancer cells. Previously, we demonstrated that a fraction of IRS-1 binds ERa, translocates to the nucleus, and modulates ERa-dependent transcription at estrogen response elements (ERE). Here, we studied structure–function relationships of the ERa:IRS-1 complex under IGF-1 and/or estradiol (E2) stimulation. Materials and methods: ERa and IRS-1 deletion mutants were used to analyze structural and functional ERa/IRS-1 interactions. IRS-1 binding to ERE and IRS-1 role in ERa-dependent ERE transcription was examined by chromatin immunoprecipitation and gene reporter analysis, respectively. The requirement for IRS-1 in ERa function was tested with RNAi technology. Results: Nuclear translocation of IRS-1 was induced by E2, IGF-1, and a combination of both stimuli. ERa/IRS-1 binding was direct and involved the activation function-1 (AF-1)/DNA binding domain (DBD) region of ERa and two discrete regions of IRS-1 (the N-terminal pleckstrin homology domain and a region within the C-terminus). IRS-1 knock down abrogated IGF-1-dependent transcriptional activity of unliganded ERa, but induced the activity of liganded ERa. Conclusions: ERa/IRS-1 interactions are direct and involve the ERa AF-1/DBD domain and IRS-1 domains mapping within N- and C-terminus. IRS-1 may act as a repressor of liganded ERa and coactivator of unliganded ERa

Towards high-speed optical quantum memories

Quantum memories, capable of controllably storing and releasing a photon, are a crucial component for quantum computers and quantum communications. So far, quantum memories have operated with bandwidths that limit data rates to MHz. Here we report the coherent storage and retrieval of sub-nanosecond low intensity light pulses with spectral bandwidths exceeding 1 GHz in cesium vapor. The novel memory interaction takes place via a far off-resonant two-photon transition in which the memory bandwidth is dynamically generated by a strong control field. This allows for an increase in data rates by a factor of almost 1000 compared to existing quantum memories. The memory works with a total efficiency of 15% and its coherence is demonstrated by directly interfering the stored and retrieved pulses. Coherence times in hot atomic vapors are on the order of microsecond - the expected storage time limit for this memory.Comment: 13 pages, 5 figure

Measuring phonon dephasing with ultrafast pulses using Raman spectral interference

A technique to measure the decoherence time of optical phonons in a solid is presented. Phonons are excited with a pair of time-delayed 80 fs near infrared pulses via spontaneous transient Raman scattering. The spectral fringe visibility of the resulting Raman pulse pair, as a function of time delay, is used to measure the phonon dephasing time. The method avoids the need to use either narrow band or few femtosecond pulses and is useful for low phonon excitations. The dephasing time of phonons created in bulk diamond is measured to be τ=6.8 ps (Δν=1.56 cm-1). ©2008 The American Physical Society

Газометанный \ газокислородный ракетный двигатель. Проектирование и разработка

Хімічні ракетні двигуни – є і будуть у майбутньому найбільш широко використовуваними рушіями для транспортування на орбіту Землі. Інформаційна потреба технологій, постійно зростаюче число супутників, які необхідно виводити на орбіту змушує виробників ракетної техніки будувати двигуни з більш широким діапазоном тяги і кращою якістю роботи. З іншого боку, для мінімізації впливу на навколишнє середовище в космічній промисловості, передбачається використання екологічнобезпечних видів палива. Одним з видів палива, що є екологічнобезпечним і гарантує якісну роботу, є метан. Це паливо знаходиться в області інтересів всесвітньої ракетної галузі. Однак, на сьогоднішній день, лише кілька двигунів, що використовують метан пройшли повну перевірку, що вказує на широку область можливих удосконалень цієї техніки.Головна мета статті полягає в тому, щоб проаналізувати можливість використання метану як палива для ракетних двигунів. Авторами з використанням методів чисельної газової динаміки (CFD) проведені обчислення експериментального ракетного двигуна. Проведений аналіз є основою для проектування експериментального зразка. Експериментальне дослідження роботи нового двигуна проведено з метою підтвердження правильності обчислень. У майбутньому планується випробовування системи охолодження двигуна, що буде завершенням даного проекту.Chemical rocket engines are still and will be in the foreseeable future the most widely used means of propulsion systems in transportation into the earth's orbit. What is more, information technologies need more and more satellites constellations to be replenished. This forces the rocket industry to build rocket engines with wider range of thrust and better performance. On the other hand, in order to minimize the influence on the environment, ecologically-safe propellants are considered to be used in space industry [1]. One of propellants, which is ecologically-safe and guarantees good overall performance is methane. This fuel is in area of interests of world's rocket industry. However, till today only a few methane rocket engines were tested, so it seems to be a wide area of possible improvements in this field. The main aim of the paper will be to analyze the possibility of using methane as a fuel for the rocket engine. The authors made the computations of a model rocket engine, fueled by methane, using CFD method. The analysis stands as the basis for the design of a model rocket engine. Experimental research to check the calculations’ validity as well as testing of its cooling system will complete the design.Химические ракетные двигатели являются и будут в обозримом будущем, наиболее широко используемыми двигательными установками для транспортирования на орбиту Земли. Информационная потребность технологий, постоянно растущее число спутников, которые необходимо выводить на орбиту, вынуждает производителей ракетной техники строить двигатели с более широким диапазоном тяги и лучшим качеством работы. С другой стороны, для минимизации влияния на окружающую среду в космической промышленности, предполагается использование экологически безопасных видов топлива. Одним из видов топлива, которое является экологически-безопасным и гарантирует качественную работу, является метан. Это топливо находится в области интересов всемирной ракетной отрасли. Однако, на сегодняшний день, лишь несколько двигателей, использующих метан, прошли полную проверку, что указывает на широкую область возможных усовершенствований этой техники. Главная цель статьи состоит в том, чтобы проанализировать возможность использования метана как топлива для ракетных двигателей. Авторами с использованием методов численной газовой динамики (CFD) проведены вычисления экспериментального ракетного двигателя. Проведенный анализ является основой для проектирования экспериментального образца. Экспериментальное исследование работы нового двигателя проведено с целью подтверждения правильности вычислений. В будущем планируется испытание системы охлаждения двигательной установки, которое будет являться завершением данного проекта

Polyprenols Are Synthesized by a Plastidial cis-Prenyltransferase and Influence Photosynthetic Performance

Plants accumulate a family of hydrophobic polymers known as polyprenols, yet how they are synthesized, where they reside in the cell, and what role they serve is largely unknown. Using Arabidopsis thaliana as a model, we present evidence for the involvement of a plastidial cis-prenyltransferase (AtCPT7) in polyprenol synthesis. Gene inactivation and RNAi-mediated knockdown of AtCPT7 eliminated leaf polyprenols, while its overexpression increased their content. Complementation tests in the polyprenol-deficient yeast Δrer2 mutant and enzyme assays with recombinant AtCPT7 confirmed that the enzyme synthesizes polyprenols of ~55 carbons in length using geranylgeranyl diphosphate (GGPP) and isopentenyl diphosphate as substrates. Immunodetection and in vivo localization of AtCPT7 fluorescent protein fusions showed that AtCPT7 resides in the stroma of mesophyll chloroplasts. The enzymatic products of AtCPT7 accumulate in thylakoid membranes, and in their absence, thylakoids adopt an increasingly “fluid membrane” state. Chlorophyll fluorescence measurements from the leaves of polyprenol-deficient plants revealed impaired photosystem II operating efficiency, and their thylakoids exhibited a decreased rate of electron transport. These results establish that (1) plastidial AtCPT7 extends the length of GGPP to;55 carbons, which then accumulate in thylakoid membranes; and (2) these polyprenols influence photosynthetic performance through their modulation of thylakoid membrane dynamics