El señor Rydberg y su (importante) relación con la física cuántica

Desde hace ya unos años me dedico al estudio de átomos de Rydberg.  Estos átomos poseen propiedades exageradas (como periodos de semivida muy largos, polarizabilidades enormes, …) e interactúan muy fuertemente entre sí gracias a las interacciones dipolo-dipolo entre ellos. Es por esto que han adquirido mucho interes en las últimas décadas como potencial plataforma para implementar diferentes operaciones en computación y simulación cuanticas. El Sr. Rydberg, que da nombre a este típo de átomos, va a tener un papel fundamental en el descubrimiento, a finales del s. XIX y principios del s.XX, de las leyes que gobiernan el mundo cuántico, y es de él de quien vamos a hablar hoy.

Janne Rydberg, físico sueco y profesor de la universidad de Lund

Janne Rydberg, físico sueco y profesor de la universidad de Lund (crédito: “The Archives and Museum of the Academic Society”, Lund, Suecia)

Continue reading

Simulación cuántica con átomos Rydberg – un experimento en París

Ah, Paris! (dígase en acento francés). Cuna de la baguette, del cabaret, y siguiendo al cabaret en orden de importancia, ahora también de un simulador cuántico simple que usa átomos de Rydberg. Así es: unos amigos de l’Institut d’Optique cerca de París acaban de publicar en la revista Nature (una de las más prestigiosas revistas científicas) un estudio en el que demuestran un simulador cuántico “básico” utilizando átomos de Rydberg.

Esquema del experimento

Esquema experimental del experimento, tomado de Labuhn et al., http://arxiv.org/abs/1509.04543

¿Qué es un simulador cuántico? En el mundillo de la física cuántica, Continue reading

Almacenamiento y control de fotones ópticos

Autores: David Szwer y Hannes Busche,
Joint Quantum Centre (JQC) Durham-Newcastle, Department of Physics,
Durham University, UK.

Traducción de David Paredes

(Este artículo apareció originalmente en el blog 2Physics, y trata sobre el artículo a Maxwell et al. Phys. Rev. Lett., 110, 103001 (2013). Abstract. [versión libre en el arXiv])

Resumen:
El Procesado y la Comunicación cuánticas necesitan portadores robustos de información cuántica (qubits) y los fotones en frecuencias ópticas son candidatos idóneos: la luz se puede transmitir fácilmente utilizando tecnologías como las fibras ópticas, y casi no interactúa con otros fotones o el ambiente. Sin embargo, para procesar la información que portan se necesitan interacciones controlables entre los fotones que transportan esa información. Físicos en la universidad de Durham en el Reino Unido han combinado dos técnicas avanzadas de óptica cuántica con un sintetizador de microondas para controlar las interacciones entre fotones individuales [1,2]. Los fotones son almacenados en una nube de átomos de rubidio en forma de “polaritones Rydberg”. Gracias a que las interacciones entre ellos son de largo alcance, solamente un fotón puede ser almacenado en un volumen de unos cuantos micrones cúbicos, limitando el número total de fotones almacenados a unos tres. Las microondas manipulan los fotones mientras que están almacenados, forzándolos a interactuar en maneras cuyos detalles aún no se comprenden completamente. La habilidad para inducir interacciones al nivel de fotones únicos, y de controlarlas utilizando microondas, podría ofrecernos un nuevo punto de vista en el desarrollo de futuras tecnologías cuánticas.

Continue reading

Transparencia inducida electromagnéticamente (2/2)

En la anterior entrada hemos hablado un poco de qué es la transparencia inducida electromagnéticamente (EIT) y cómo el medio se puede hacer transparente a luz resonante con frecuencia \nu_1 utilizando luz de otra frecuencia diferente \nu_2, a la que llamamos “haz de control”. Allí mencionamos que, dentro del medio, esa luz se convierte en una “onda espín”, en una excitación del medio, que depende de la intensidad del haz de control.

En esta segunda entrada, vamos a intentar responder a las siguientes preguntas: ¿Qué es una onda espín? ¿En qué modo depende la onda espín del haz de control? y, por último ¿por qué es esto tan relevante para la computación cuántica?

Continue reading

Transparencia inducida electromagnéticamente (1/2)

Pongamos que tenemos una lámina de un material opaco, digamos un plástico, y que intentamos hacer pasar luz roja a través de él. Dado que es opaco, la luz no podrá pasa, así que detrás de la lámina no veremos luz roja.

Sin embargo, supongamos que ese material presenta transparencia inducida electromagnéticamente (EIT). Entonces, usando otra luz particular, digamos de color azul, podemos hacer que el material sea transparente a la luz roja: esto es, si iluminamos el material con luz roja y azul podremos ver luz roja que ha atravesado el material. Extraño, ¿no?.

Continue reading