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Controlling Quantum Vacuum Radiation: Transient Amplification and Squeezing in the Dynamical Casimir Effect

Descripción del proyecto

Controlar la generación de fotones en el efecto Casimir dinámico para las tecnologías cuánticas

Las fluctuaciones cuánticas del vacío generan partículas reales a través del efecto Casimir dinámico (ECD), en el que las condiciones de contorno o las propiedades de los materiales, que cambian rápidamente, convierten las fluctuaciones en fotones. Estos fotones se emiten en forma de pares entrelazados que forman estados comprimidos de dos modos, con posibles aplicaciones en la comunicación cuántica y la metrología. Con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie, el equipo del proyecto COQUVAR desarrolla un marco de dispersión para describir el intercambio de energía entre frecuencias positivas y negativas. Asimismo, construirá un operador cuántico de Wigner-Smith para la modelización del frente de onda. En el proyecto se exploran los regímenes de emisión transitorios y se utiliza la modelación de frentes de onda para controlar la intensidad de la radiación en momentos determinados. Por último, se desarrollarán métodos para adaptar el compresión en entornos limpios y desordenados utilizando la teoría de Floquet y el análisis de los pseudoespectros.

Objetivo

Quantum vacuum fluctuations can give rise to real particles, with the dynamical Casimir effect (DCE) being a paradigmatic example. When the boundary conditions or the material properties of a cavity vary rapidly in time, vacuum fluctuations are converted into photons. The photons are emitted as entangled pairs and form a two-mode squeezed state, making the emitted radiation a valuable resource for quantum communication and quantum metrology.
The proposed project aims to analyse and control the photon generation in the DCE. First, a scattering framework will be developed and the concept of pseudounitarity will be incorporated into the framework of DCE, to describe the energy exchange between positive and negative frequency modes. The quantum Wigner–Smith operator will also be constructed to enable wavefront shaping techniques. Second, the project will explore parameter regions where the photon emission occurs transiently over finite time intervals, rather than through the usual resonant mechanism of the DCE that leads to exponential growth. The wavefront shaping techniques will then be employed to control the radiation intensity so that it reaches a desired value at a selected time. Finally, strategies will be developed to manipulate the degree of squeezing of the emitted light, addressing both clean and disordered environments.
By combining Floquet theory, pseudospectrum analysis, and wavefront shaping techniques, the project will establish new ways of tailoring the properties of the quantum vacuum radiation, with outcomes of direct relevance for future quantum technologies.

Ámbito científico (EuroSciVoc)

Palabras clave

Programa(s)

Tema(s)

Régimen de financiación

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Convocatoria de propuestas

(se abrirá en una nueva ventana) HORIZON-MSCA-2025-PF

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Coordinador

TECHNISCHE UNIVERSITAET WIEN
Aportación neta de la UEn
€ 214 344,72
Coste total
Sin datos