Omar Magaña-Loaiza observa su fuente eficiente de conversión descendente paramétrica espontánea. Esta fuente utiliza un cristal no lineal para producir pares de fotones correlacionados. Crédito:Elsa Hahne, LSU
En un artículo publicado hoy en Nature's Información cuántica de NPJ , Omar Magaña-Loaiza, profesor asistente en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad Estatal de Luisiana (LSU), y su equipo de investigadores describen un notable paso adelante en la manipulación cuántica y el control de la luz, que tiene aplicaciones de tecnología cuántica de gran alcance en imágenes, simulación, metrología, cálculo, comunicación, y criptografía, entre otras áreas. El papel, titulado "Ingeniería de estado cuántico multifotón utilizando medidas condicionales, "incluye coautores del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Boulder, Colo., institutos y universidades en México y Alemania, así como Chenglong You, investigador postdoctoral de LSU y miembro del grupo de fotónica cuántica experimental del Dr. Magaña-Loaiza.
A nivel cuántico, la luz sigue siendo difícil de controlar para fines de ingeniería.
"Si somos capaces de controlar las fluctuaciones de fotones y el ruido asociado, "Magaña-Loaiza dijo." Entonces, podemos realizar mediciones más precisas. Esta tecnología es nueva y cambiará nuestro campo ".
Físicos de todo el mundo se están apresurando a desarrollar técnicas para preservar las propiedades cuánticas de la luz a escalas lo suficientemente grandes para fines prácticos. Si bien los físicos pueden controlar hasta ahora las propiedades cuánticas de fotones individuales y pares de fotones, lo que lleva a aplicaciones poderosas a través del entrelazamiento y el "heraldo" (donde el conocimiento de un fotón proporciona un conocimiento relativamente cierto sobre otro, fotón aún no detectado), El equipo de Magaña-Loaiza demostró con éxito un método para generar grupos de fotones con estas mismas poderosas propiedades, conocidas como estados multifotónicos.
Restando algunos fotones, Magaña-Loaiza dijo, "Podemos remodelar la forma del paquete de ondas y aumentar artificialmente la cantidad de fotones que contiene".
Es más, mientras que los científicos anteriores produjeron estados multifotónicos utilizando múltiples fuentes, El equipo de Magaña-Loaiza logró construir una fuente única para producir paquetes multifotónicos que comparten similitudes con láseres entrelazados:un gran logro tecnológico.
Fuente de fotones entrelazados. Se utiliza una lente para enfocar el rayo de la bomba sobre el cristal no lineal, los fotones entrelazados generados son recogidos por una segunda lente y luego enviados a un divisor de haz polarizador. Esto se utiliza para dirigir fotones entrelazados a diferentes puertos de la fuente. Los fotones con diferentes polarizaciones emergen a través de diferentes puertos de salida. El láser rojo en el divisor de haz polarizador se utiliza con fines de alineación. Crédito:Elsa Hahne, LSU
Pero quizás lo más impresionante, la publicación revela que el equipo de Magaña-Loaiza puede generar múltiples tipos de luz con estados cuánticos manipulables en una sola configuración.
"Realmente creo que estamos haciendo algo nuevo, y creo que la gente está empezando a reconocer esto, " él dijo.
Además de generar fotones individuales, también pueden producir luz láser entrelazada y luz natural entrelazada (es decir, luz solar) con las propiedades deseadas.
"Si eres capaz de manipular la luz a este nivel fundamental, puedes diseñar la luz, " él dijo.
Magaña-Loaiza obtuvo su Ph.D. en óptica cuántica experimental en la Universidad de Rochester en 2016 antes de convertirse en investigador asociado en el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología en Boulder, Colo. Luego se unió a la facultad de LSU en agosto de 2018, donde lidera el grupo de fotónica cuántica experimental. Haciendo emocionantes avances en metrología cuántica, el grupo está utilizando fuentes de fotones entrelazados para desarrollar múltiples tecnologías cuánticas. Un artículo que Magaña-Loaiza escribió recientemente en coautoría con el Dr. You mientras este último aún era estudiante de doctorado, "Metrología cuántica multifotónica sin mediciones preseleccionadas y posteriores, "incluyendo contribuciones del físico de LSU Jonathan Dowling y varios colaboradores, fue seleccionado como ganador del Concurso de trabajos para estudiantes sobresalientes de Emil Wolf esta semana.
El papel, "Ingeniería de estado cuántico multifotón utilizando medidas condicionales, "está disponible en línea en Nature's npj Información cuántica .
