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Un fuerte impulso a la electrodinámica cuántica en Europa

Una iniciativa de la Unión Europea reunió a investigadores de los campos de la electrónica en estado sólido y la física atómica para investigar la interacción fundamental entre luz y materia. Los investigadores desarrollaron conocimientos teóricos comunes que sirvieron como base de experimentos y abordaron nuevos fenómenos.
Un fuerte impulso a la electrodinámica cuántica en Europa
El término electrodinámica cuántica de cavidades (QED) fue acuñado inicialmente para describir el acoplamiento de átomos reales a fotones ópticos o de microondas almacenados en un resonador. La QED de circuitos también incluye la investigación de tales fenómenos en el estado sólido con átomos artificiales acoplados a resonadores superconductores en un chip.

Ambos campos han registrado progresos notables y demostrado muy diversos efectos. Dado que los diferentes regímenes de los mismos fenómenos pueden ser investigados con dos configuraciones diferentes, comparar resultados e intercambiar ideas es particularmente valioso. El proyecto CCQED (Circuit and cavity quantum electrodynamics), financiado por la Unión Europea, reunió a científicos de primera línea en ambos campos procedentes del mundo académico y de la industria. Unieron fuerzas e incorporaron a catorce estudiantes de doctorado y postdoctorado en su red para estudiar la QED.

Además de la formación en las instituciones de acogida, la red ofreció escuelas, talleres y reuniones donde ampliar perspectivas e intercambiar puntos de vista sobre métodos experimentales y descripciones teóricas. Los miembros también organizaron dos reuniones tituladas Young European Scientists en los dos últimos años del proyecto. Un aspecto destacable para el avance de la carrera de los investigadores fue el acceso a una amplia variedad tecnológica de experimentos, como la manipulación de átomos fríos, trampas de iones, criogénica, superconductividad, física del vacío, salas blancas, tecnología de láseres, desarrollo de software y hardware y electrónica.

Otro resultado científico notable fue la posibilidad de construir sistemas híbridos mediante el acoplamiento de línea de transmisión superconductoras a átomos reales. La combinación de estos sistemas podría ser útil para arquitecturas futuras de computación cuántica. Los circuitos superconductores rápidos podrían ser el elemento clave para el procesamiento cuántico de la información, y los átomos reales pueden servir como unidad básica de almacenamiento.

Los investigadores publicaron más de noventa artículos en revistas sometidas a revisión. Algunos de los resultados más relevantes fueron la manipulación coherente de átomos de Rydberg sobre un chip atómico superconductor y el acoplamiento coherente con una línea de transmisión; luz extraída de un solo átomo; y conmutación totalmente óptica desde cristales iónicos. Otros resultados incluyen la lectura simultánea de múltiples átomos artificiales en QED de circuito; tomografía del estado cuántico y reconstrucción de campos cuánticos de microondas generadas por circuitos superconductores; y la detección de entrelazamiento y la extracción de microondas en propagación.

Mediante la formación de una nueva generación de jóvenes investigadores tanto en el ámbito académico como en la industria, CCQED ha impulsado el crecimiento de la tecnología cuántica en Europa.

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Palabras clave

Cuanto, electrodinámica cuántica, cavidad, circuito superconductor, átomo aislado, cristal iónico, acoplamiento fuerte
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