Investigadores del Instituto Nacional de Tecnología de la Información y las Comunicaciones NICT, Presidente: Dr. Masao Sakauchi, en colaboración con investigadores de la Nippon Telegraph and Telephone Corporation NTT, Miembro Representante de la Junta y Presidente, Sr. Hiroo Unouray el Instituto de Investigación de Energía y Medio Ambiente de Qatar QEERI, Director Ejecutivo Interino: Dr. Marwan Khraisheh han descubierto estados cualitativamente nuevos de un átomo artificial superconductor vestido con fotones virtuales. El descubrimiento se realizó utilizando mediciones espectroscópicas en un átomo artificial que es muy fuerteacoplado al campo de luz dentro de una cavidad superconductora. Este resultado proporciona una nueva plataforma para investigar la interacción entre la luz y la materia a un nivel fundamental, ayuda a comprender las transiciones de fase cuántica y proporciona una ruta a aplicaciones de luz no clásica, como los estados del gato SchrödingerPuede contribuir al desarrollo de tecnologías cuánticas en áreas como la cuántica.comunicación, simulación cuántica y computación, o metrología cuántica.
Este resultado se publicará en línea en la edición del 10 de octubre hora de Londres de la revista Física de la naturaleza .
antecedentes y desafíos
Las tecnologías indispensables en la vida moderna, como un sistema de tiempo medido por un reloj atómico y un sistema de comunicaciones seguro y eficiente desde el punto de vista energético, se basan en la ciencia fundamental de la interacción entre la luz y la materia a nivel de fotón único.La emisión de luz desde cualquier dispositivo se explica en base a la interacción de la luz y los átomos. Una pregunta fundamental en la física atómica, "¿Qué tan fuerte puede ser el acoplamiento de la luz y un átomo?" no ha sido respondida a pesar de años de investigación, porqueno es fácil encontrar métodos apropiados para realizar un acoplamiento muy fuerte.
Se predijo hace más de cuarenta años que si el acoplamiento es extremadamente fuerte, debería realizarse un estado cualitativamente nuevo de energía más baja el estado fundamental de la luz y un átomo. Pronto comenzó un debate sobre si esta predicción aún se aplicaría cuando fuera realistase consideran condiciones. Hace unos años, nuestro colaborador en QEERI, el Dr. Sahel Ashhab, realizó investigaciones teóricas e identificó condiciones deseables para lograr este nuevo estado utilizando circuitos superconductores.
Logros
En el experimento, utilizamos un oscilador armónico superconductor microfabricado y un átomo artificial superconductor bit cuántico o qubit cuyos estados electrónicos se comportan mecánicamente cuánticamente, como un átomo natural. Diseñando cuidadosamente un qubit de corriente persistente superconductor que interactúa con un LCoscilador armónico que tiene una gran corriente de fluctuación de punto cero a través de una gran inductancia compartida de Josephson, encontramos el nuevo estado fundamental como se predijo teóricamente.
La energía total del qubit y el oscilador es la suma de la energía del fotón en el oscilador, la energía del qubit y la energía de acoplamiento que une los fotones al qubit. Aprovechando el sistema cuántico macroscópico, podríamos realizar circuitos conenergía de acoplamiento mayor que la energía de los fotones y la energía qubit. Esta situación a veces se llama 'acoplamiento fuerte profundo'.
Además, hemos observado que las transiciones entre los niveles de energía se rigen por reglas de selección derivadas de la simetría de los estados propios de energía enredados, incluido el estado fundamental.
Perspectiva
Planeamos probar si es posible o no un acoplamiento fuerte profundo usando más de un átomo artificial superconductor qubit, lo que sigue siendo una cuestión de debate. También intentaremos manipular activamente este nuevo estado molecular de fotones y átomos artificiales, paraejemplo, para observar y controlar la dinámica de la absorción y emisión de fotones, y para demostrar nuevos métodos de generación de enredos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto Nacional de Tecnología de Información y Comunicaciones NICT . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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