Descripción del proyecto
Nuevos datos sobre los nuevos horizontes cuánticos
Los investigadores están allanando el camino para las aplicaciones transformadoras en las tecnologías cuánticas. El equipo del proyecto FoQAL, financiado por el Consejo Europeo de Investigación, pretende revolucionar nuestra capacidad para manipular las interacciones luz-materia a nivel cuántico. Mediante los átomos fríos y los sistemas nanofotónicos, se aprovecharán unas características únicas como son el control dimensional, la dispersión de la luz y las fuerzas del vacío cuántico. Los principales avances incluyen trampas a nanoescala que utilizan fuerzas de vacío cuántico, lo que permite profundidades de trampa y confinamiento espacial que superan en una y dos órdenes de magnitud a las técnicas convencionales. En FoQAL también se demostrarán fuertes interacciones espín-fotón-fonón, generando nuevas interacciones de largo alcance y estados cuánticos exóticos de luz y materia. En el proyecto también se desarrollarán nuevos métodos para la óptica no lineal monofotónica, aprovechando las interacciones de largo alcance diseñadas entre átomos. En conjunto, los revolucionarios avances del proyecto impulsarán las tecnologías cuánticas hacia nuevas fronteras.
Objetivo
FoQAL aims to completely re-define our ability to control light-matter interactions at the quantum level. This potential revolution will make use of cold atoms interfaced with nanophotonic systems, exploiting unique features such as control over the dimensionality and dispersion of light, the engineering of quantum vacuum forces, and strong optical fields and forces associated with light confined to the nanoscale. We will develop powerful and fundamentally new paradigms for atomic trapping, tailoring atomic interactions, and quantum nonlinear optics, which cannot be duplicated in macroscopic systems even in principle. Targeted breakthroughs include:
1) Nanoscale traps using quantum vacuum forces. Nanophotonic structures enable strong quantum vacuum forces acting on atoms near dielectric surfaces to be harnessed for novel “vacuum traps.” Their figures of merit (e.g. trap depth and spatial confinement) will exceed what is possible with conventional trapping techniques by 1-2 orders of magnitude.
2) Strong long-range spin-photon-phonon interactions. We will show that nanophotonic systems enable the formation of new “quasi-particles” consisting of atoms dressed by localized photonic clouds. These clouds produce strong multi-physics coupling between photons and atomic spins and motion, facilitating novel long-range interactions and the generation of exotic quantum states of light and matter.
3) New routes to single-photon nonlinear optics. We will develop novel techniques to attain strong interactions between individual photons, which are not based upon the saturation of atomic transitions. These approaches will take advantage of engineered long-range interactions between atoms, and “atom-optomechanics” in which the optical response of atoms and their motion strongly couple. Significantly, our protocols will enable a growth in nonlinearities for moderate atom number N, in contrast to conventional cavity QED where the optimal operating point is N=1.
Ámbito científico
- natural sciencesphysical sciencesatomic physics
- natural sciencesphysical sciencesquantum physicsquantum optics
- natural sciencescomputer and information sciencescomputational sciencemultiphysics
- natural sciencesphysical sciencesopticsnonlinear optics
- natural sciencesphysical sciencestheoretical physicsparticle physicsphotons
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-STG - Starting GrantInstitución de acogida
08860 Castelldefels
España