Tesis doctoral de Florian Wolfgramm
El uso de la luz, en particular la luz láser es, en muchos casos, el método que permite realizar mediciones de la manera más sensible. No obstante, la mayor sensibilidad que se puede conseguir gracias a la luz láser como sistema de sondeo queda delimitada por el límite cuántico estándar (sql). Visto que muchos instrumentos se están acercando a este límite fundamental, es crucial explorar formas de superar el sql. La metrología cuántica ofrece la posibilidad de incrementar la sensibilidad de las medidas más precisas más allá del sql empleando los estados cuánticos de luz como herramienta. Dos categorías conocidas de estados cuánticos que brindan una ventaja metrológica y rompen con el sql son los estados ¿comprimidos¿ y ciertas categorías de estados entrelazados llamados estados ¿noon¿. Aunque es de especial interés aplicar estos estados cuánticos a los sistemas atómicos, como a los vapores atómicos, se requieren estados cuánticos de óptima calidad en términos de pureza, fidelidad, luminosidad e identidad. Lo más importante para los sistemas atómicos de investigación es que los estados cuánticos sean de banda extremadamente estrecha para que coincidan con el ancho de banda de átomos. Puesto que los estados noon suelen ser generados en un proceso de conversión espontánea paramétrica descendente (spdc) de banda ancha, no son compatibles con las resonancias atómicas de banda estrecha. el objeto de esta tesis fue la generación de estados cuánticos de luz apropiados de banda estrecha, entrelazados y comprimidos, y su aplicación en los sistemas atómicos. Para incrementar el número de fotones generados por spdc resonantes con la transición atómica por órdenes de magnitud, se empleó un sistema aumentado por un resonador. Se crearon estados de polarización comprimida y estados noon de polarización entrelazada. La luminosidad espectral de los estados noon generada supone una de las más altas que se hayan reportado hasta el momento entre pares de fotones idénticos. Los pares de fotones fueron cuidadosamente caracterizados por medio de una tomografía completa del estado cuántico que muestra la gran fidelidad con un estado noon perfecto. Después de filtrar la producción de la fuente de fotones por medio de un novedoso filtro basado en el esquema ¿interaction-free measurement¿, una medida de correlación cruzada demostró su potencial como fuente de fotones individuales anunciados de banda estrecha que resulta necesaria, por ejemplo, en la información cuántica. Para aplicar estos estados en un esquema de metrología cuántica y demostrar la ventaja metrológica, elegimos un magnetómetro atómico como sistema modelo. El montaje del magnetómetro delimitado por el límite cuántico estándar se basa en el efecto faraday en un vapor de átomos de rubidio calientes. Se podía demostrar que el comportamiento de ambos estados cuánticos es superior en la aplicación con el magnetómetro que cualquier estado clásico, es decir, que superan el sql. En el caso de los estados noon, este es el primer uso de la coherencia multifotónica en un experimento atómico. además de las aplicaciones en la metrología cuántica, las técnicas presentadas de generación de luz cuántica y filtración también son directamente aplicables a las tareas de información cuántica, en especial al uso en las memorias cuánticas.
Datos académicos de la tesis doctoral «Atomic quantum metrology with narrowband entangled and squeezed states of light«
- Título de la tesis: Atomic quantum metrology with narrowband entangled and squeezed states of light
- Autor: Florian Wolfgramm
- Universidad: Politécnica de catalunya
- Fecha de lectura de la tesis: 29/06/2012
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Morgan Mitchell
- Tribunal
- Presidente del tribunal: christian Kurtsiefer
- fabio Sciarrino (vocal)
- (vocal)
- (vocal)