Nadie es perfecto, pero a veces es el defecto lo que marca la diferencia. Por ejemplo, las propiedades eléctricas de los semiconductores experimentan cambios significativos por la más mínima variación en la concentración de dopante, y aunque un diamante perfecto no tiene ningún color, las impurezas atómicas hacenbrillan en azul pálido, violeta o rosa, lo que incluso aumenta su valor. Todos estos efectos se remontan a procesos que se desencadenan por la interacción de la impureza con el sistema cuántico de muchos cuerpos en el que está incrustado. Un equipo de físicos en la teoríaLa división del Prof. Ignacio Cirac en el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica MPQ ha investigado el caso más general en el que un átomo de impureza está acoplado a un baño estructurado de bosones por ejemplo, fotones en un dieléctrico diseñado periódicamente que muestra cómoun solo átomo puede unir muchos bosones a su alrededor. Los estados vinculados de los bosones son de particular interés porque dan lugar a interacciones largas y fuertes que permiten nuevos regímenes para el si cuánticoMulaciones.
La interacción de las impurezas de espín con los depósitos bosónicos se encuentra en el corazón de modelos muy paradigmáticos en Óptica Cuántica y Materia Condensada y da lugar a fenómenos muy ricos. Por ejemplo, en el contexto de átomos acoplados a dieléctricos diseñados, es decir, cristales fotónicos,se predijo que un solo átomo puede localizar una nube de un solo fotón a su alrededor si la frecuencia atómica se encuentra en el intervalo de banda fotónica del material. Con los recientes avances en la interfaz de sistemas atómicos con estructuras de cristal fotónico, estos estados unidos a fotón-átomo han experimentadoun renovado interés en el contexto de la simulación cuántica, ya que se ha propuesto que median interacciones fuertes y de largo alcance entre átomos.
En su trabajo recientemente publicado, Tao Shi, Ying-Hai Wu y Alejandro González-Tudela, de la División de Teoría del Prof. Ignacio Cirac, estudian el problema general de una impureza de espín único junto con un baño bosónico genérico y muestran que un solo átomode hecho, no puede atrapar ni un solo, sino infinitos bosones a su alrededor. Hablando en términos generales, el acoplamiento de la impureza al baño genera un potencial efectivo para los bosones que es capaz de localizar los bosones a su alrededor. En particular, un solo átomo puede localizaruna nube de múltiples fotones a su alrededor dentro de un cristal fotónico. Además, los autores también proporcionan una descripción variacional que les permite describir su comportamiento en todo el espacio de parámetros, revelando la existencia de muchos regímenes diferentes con diferentes escalas de propiedades físicas como la energía oel tamaño de los estados unidos
Debido a la generalidad del modelo, estos estados unidos pueden potencialmente prepararse y observarse en muchas plataformas diferentes, que van desde átomos acoplados a cristales fotónicos hasta circuitos QED o incluso átomos fríos en redes ópticas dependientes del estado. La existencia de estos bosones unidosLos estados abarcan las posibilidades de estas plataformas para simular nuevos fenómenos exóticos de muchos cuerpos.
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Materiales proporcionado por Instituto Max Planck de Óptica Cuántica . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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