Departamento de Óptica, Universidad Palacký, 17. Listopadu 12, 771 46 Olomouc, República Checa
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Resumen
Recientemente se ha demostrado experimentalmente el acoplamiento cuántico entre osciladores mecánicos y gases atómicos que generan entrelazamiento utilizando su interacción posterior con la luz. El siguiente paso es construir una puerta cuántica híbrida atómica-mecánica que muestre los efectos de interferencia bosónica de cuantos individuales en los átomos y osciladores. Proponemos una prueba experimental de la interferencia de Hong-Ou-Mandel entre la excitación fonónica única y la excitación colectiva única de átomos utilizando la conexión óptica entre ellos. Un solo pulso óptico es suficiente para construir una puerta híbrida de no demolición cuántica para observar el agrupamiento de cuantos tan diferentes. El estado mecánico-atómico de salida exhibe una probabilidad de un efecto de agrupamiento híbrido que prueba sus aspectos no clásicos. Esta propuesta abre un camino factible para probar ampliamente estos fenómenos de agrupamiento cuántico avanzado en un sistema híbrido con diferentes acoplamientos específicos.
Resumen popular
En nuestro trabajo, estudiamos la interferencia HOM de excitaciones de naturaleza dispar utilizando una interacción híbrida de no demolición cuántica (QND) entre un oscilador mecánico y una nube atómica. Mostramos el efecto HOM que surge de excitaciones individuales en un sistema de átomo de luz, optomecánico y átomo-mecánico híbrido. Es decir, mostramos que no solo los fotones pueden agruparse entre sí, sino también con excitaciones materiales como fonones de oscilaciones mecánicas y polaritones atómicos. Además, los dos últimos pueden agruparse entre sí. Nuestro resultado revela interferencia de dos cuantos en estos sistemas más allá de los estados clásicos. Para proponer una prueba experimental, diseñamos umbrales de probabilidad de coincidencia alcanzables con estados clásicos y confirmamos que los umbrales se pueden superar con parámetros factibles de los sistemas más avanzados.
La prueba de interferencia de Hong-Ou-Mandel puede ser fructífera para el desarrollo posterior de tecnologías cuánticas híbridas con estados cuánticos no gaussianos y tecnología cuántica con puertas no locales.
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