Proyectos de investigación

Las interfaces cuánticas luz-materia son una plataforma ideal para las tecnologías cuánticas, con aplicaciones como memorias cuánticas para las comunicaciones cuánticas, puertas fotón-fotón para el procesamiento de información cuántica, relojes atómicos para la metrología y sistemas cuánticos disipativos para la simulación cuántica. El objetivo de este proyecto es mejorar estas interfaces utilizando efectos cooperativos en la interacción luz-materia, que aparecen cuando los emisores se sitúan a distancias inferiores a la longitud de onda de la luz. Nuestro equipo interdisciplinario teórico-experimental está estudiando este problema en formaciones ordenadas de átomos ultrafríos.

El equipo experimental ha progresado en la construcción de un nuevo laboratorio donde crear formaciones atómicas ordenadas utilizando átomos de estroncio (debido a sus favorables propiedades ópticas). Hemos construido un sistema de ultra alto vacío y un sistema láser. Este incluye seis láseres estabilizados a tres longitudes de onda diferentes (403, 461 and 689 nm). Hemos enfriado y atrapado átomos fríos de estroncio en una trampa magneto-óptica bidimensional y estamos actualmente trabajando sobre su transferencia láser a la cámara de ciencia final. Deberíamos alcanzar allí el régimen de degeneración cuántica durante 2021.

Los principales resultados del equipo teórico son los siguientes:

- Nuevo protocolo para una puerta fotón-fotón, con un límite de error respecto al radio de bloqueo de Rydberg polinomialmente superior a los límites anteriormente conocidos.

- Desarrollo e implementación (en un conjunto atómico desordenado) de una técnica para excitar eficientemente estados subradiantes en formaciones ordenadas.

- Teoría del límite de refracción de un medio atómico.

- Desarrollo de métodos de teoría de campo y de colisiones para tratar fotones fuertemente interactuantes en medios atómicos.