Electrodinámica cuántica de cavidad con espejos tipo átomo

Área de la Ciencia:

• La óptica cuántica
• Sistemas cuánticos en estado sólido
• Ciencias de la información cuántica

Sus antecedentes:

• La emisión atómica está influenciada por entornos electromagnéticos y interacciones atómicas colectivas.
• La emisión espontánea mejorada (superradiancia) a menudo enmascara la dinámica no disipativa en sistemas abiertos.

Objetivo del estudio:

• Observar el intercambio dinámico de excitaciones entre un solo átomo artificial y un estado colectivo enredado.
• Diseñar un sistema que muestre un fuerte acoplamiento entre los emisores cuánticos y su entorno radiativo.

Principales métodos:

• Utilizando qubits superconductores como átomos artificiales posicionados con precisión en una guía de ondas unidimensional.
• Creando un estado colectivo oscuro que atrapa la radiación, formando un sistema emergente de cavidades atómicas.
• Demostrando una alta relación de interacción y disipación (cooperatividad > 100) indicativa de un fuerte acoplamiento.

Principales resultados:

• Intercambio de excitación dinámica observado entre un único qubit y un estado de qubit colectivo entrelazado.
• Estableció un sistema de cavidad atómica con átomos artificiales que actúan como espejos en una guía de ondas abierta.
• Logrado el régimen de acoplamiento fuerte donde las interacciones coherentes dominan la disipación.

Conclusiones:

• El acoplamiento fuerte en los qubits que interactúan dentro de una guía de ondas abierta es posible.
• Este sistema sintetiza eficientemente los estados oscuros de varios fotones.
• Abre vías para explotar la disipación correlacionada y los subespacios libres de decoherencia en las matrices de emisores cuánticos a nivel de muchos cuerpos.