Interacciones mediadas por fotones entre emisores cuánticos en una nanocavidad de diamante

Área de la Ciencia:

• La óptica cuántica
• Información cuántica en estado sólido
• La nanofotónica

Sus antecedentes:

• Las interacciones mediadas por fotones son fundamentales para las redes cuánticas y el procesamiento escalable de la información cuántica.
• Los centros de color de vacío de silicio (SiV) en el diamante son qubits de estado sólido prometedores.
• El acoplamiento de emisores cuánticos a cavidades ópticas mejora las interacciones luz-materia.

Objetivo del estudio:

• Para demostrar y controlar las interacciones mediadas por fotones entre pares de centros de color SiV.
• Aprovechar estas interacciones para el procesamiento de información cuántica escalable y las redes cuánticas.
• Explorar el uso de grados de libertad de giro para controlar las interacciones ópticas.

Principales métodos:

• Acoplamiento de pares de centros de color SiV a una cavidad nanofotónica de diamante compartida.
• Ajuste de las transiciones ópticas de los centros SiV en resonancia con el modo de cavidad.
• Utilizando el espín electrónico de los centros SiV para controlar las interacciones mediadas.

Principales resultados:

• Se ha logrado una interacción coherente entre dos centros SiV mediados por la cavidad.
• Los estados superradiantes y subradiantes observados con resolución espectral debido al acoplamiento resonante.
• Control demostrado sobre estas interacciones utilizando las propiedades de espín de los centros SiV.

Conclusiones:

• Las interacciones controladas mediadas por fotones entre los centros SiV se pueden lograr a través del acoplamiento de cavidades.
• Estas interacciones son esenciales para desarrollar puertas cuánticas mediadas por cavidad entre los qubits de espín.
• El control demostrado es un paso clave hacia nodos de red cuántica escalables.