Conversión hacia abajo de un solo fotón como una sonda de localización de muchos cuerpos

Área de la Ciencia:

• La física cuántica
• Física de la materia condensada
• La fotónica

Sus antecedentes:

• La desintegración de partículas es común en los sistemas cuánticos.
• La conversión hacia abajo de fotones en medios no lineales se rige típicamente por la regla de oro de Fermi.
• La conservación de energía desafía la desintegración de fotones en sistemas finitos, vinculando a la localización de muchos cuerpos.

Objetivo del estudio:

• Investigar experimentalmente el destino de un solo fotón en un sistema no lineal finito.
• Explorar el papel de la localización de muchos cuerpos en la prevención de la desintegración de fotones.
• Introducir una nueva plataforma para estudiar la localización de muchos cuerpos.

Principales métodos:

• Utilizó una cavidad multimodo superconductora con no linealidad a medida.
• Condiciones diseñadas para violar fuertemente la conservación del número de fotones.
• Se observa una estructura espectral fina que es indicativa de resonancias multipartículas.

Principales resultados:

• Una excitación de un solo fotón no se descompuso en fotones de menor energía.
• La localización de muchos cuerpos se identificó como el mecanismo que previene la descomposición.
• Resonancias multipartículas observadas que representan estados de radiación de muchos cuerpos, que se desvían de la regla de oro de Fermi.

Conclusiones:

• Demostró que la localización de muchos cuerpos puede detener la desintegración de fotones en un sistema no lineal finito.
• Las resonancias observadas son nuevos estados de radiación de muchos cuerpos.
• Este experimento proporciona una nueva plataforma para explorar los principios de localización de muchos cuerpos sin un control complejo de qubits o átomos.