Óptica Cuántica No-lineal

La óptica no lineal estudia los fenómenos en los que la respuesta de los materiales a la luz deja de ser proporcional a la intensidad de la luz. Dentro de la amplia variedad de temas en este campo, nos enfocamos en dos direcciones:

(1) La no linealidad fotónica a nivel de un solo fotón. Este tipo de fenómenos es particularmente relevante para la computación cuántica óptica, ya que los fotones pueden utilizarse como qubits para transportar información. Actualmente estamos explorando la realización de esta no linealidad mediante átomos de Rydberg y otros medios.

(2) La óptica no lineal relacionada con la presión de radiación de la luz. Este tipo de interacción puede generar estados cuánticos en objetos macroscópicos, como el enfriamiento de un oscilador mecánico hasta su estado fundamental, y dar lugar a diversos fenómenos dinámicos tanto clásicos como cuánticos. Otras líneas de investigación que estamos desarrollando incluyen el control de la propagación de la luz a través de medios no lineales y otros tipos de medios.

Medidas Débiles

En las medidas débiles, una teoría desarrollada por Aharonov y colaboradores [1], el fuerte impacto de una medida tipo Von Neumann es drásticamente reducido, dado que esta consiste en la acumulación gradual de información entre el sistema y el medidor durante un tiempo finito de interacción. En la referencia de más arriba, ellos muestran que la combinación de una medida débil seguida de una fuerte post-selección puede conducir a la amplificación, en el sentido que el valor medio inferido del sistema medido puede ser mucho mayor que cualquiera de sus valores propios.
Estamos muy interesados en las aplicaciones en el contexto de la cavidad qed, optomecánica, spin-mecánica. Por ejemplo, estudiamos:
a) la amplificación de valor débil de los operadores de número de fotones en un interferómetro Michelson,
b) creación de estados fotónicos cuánticos usando un interferómetro Ramsey seguido por una post-selección,
c) enfriar una distribución de fotones en una cavidad o una distribución de fonones en un sistema spin-mecánico.
d) Otras aplicaciones como detección de ondas gravitacionales, amplificación de señales muy pequeñas, etc.

[1] Y. Aharonov, D. Z. Albert, L. Vaidman, “How the result of a measurement of a component of a spin ½ can turn out to be 100”, Phys. Rev. Lett, 60, 1351 (1988).