Carpeta con referencias.

Consigna.  Las presentaciones tiene que responder tres planteos:
- Idea general del tema investigado? Contexto, trabajos anteriores, objetivos generales.
- Qué conceptos que aparezcan en el/los trabajo/s se relacionan o se tocaron en la materia? Si hay varios, concentrarse en uno.
- Qué aporta el/los trabajo/s como innovador? Que perspectivas hay?

Temas tomados y cronograma

lu	09:00	Villamayor Julián Ezequiel	T03 – Física del attosegundo
lu	09:30	Szmidt Federico	T07 – Condensado de Bose-Einstein via enfriamiento láser
lu	10:00	Grosman Gastón	T06 – Interferencia bosónica/fermónica de átomos.
lu	11:00	Gliosca Santiago Martín	T18 – Saltos Cuánticos
lu	11:30	Cristiano Romero Camila Roxana	T15 – Coherencia y qubits en estados molecualres
lu	12:00	Pappalardo Octavio	T10 – Qubits y compuertas lógicas en iones atrapados
mi	09:00	Villarreal Costa Freddy Javier	T02 – Momento dipolar del electrón.
mi	09:30	Godás Willems María José	T04 – Creación coherente de moléculas.
mi	10:00	Giovannetti Fernando Martin	T09 – Enfriamiento láser de moléculas
mi	11:00	Martinovich Carolina Julieta	T13 – Enfiamiento Sisifo
mi	11:30	Rosa Ludmila	T01 – Transparencia inducida electromagnéticamente.
mi	12:00	Révora Corina	T14 – Transferencia de estados cuánticos entre luz y átomos.

Temas disponibles
T05 – Búsqueda de rotura de simetría de inversión temporal.
T09 – Enfriamiento láser de moléculas
T16 – Medición de precisión en HD+.
T08 – Corrimientos isotópicos y búsqueda de nueva física
T11 – Longitud de onda mágica.
T17 – Emisores moleculares de fotones únicos

T01 – Transparencia inducida electromagnéticamente.
Un sistema atómico de tres niveles en una configuración tipo lambda es excitado por dos láseres. Se producen coherencias en la interacción láser-átomo que vuelven al medio transparente en una banda estrecha de frecuencias, mucho más estrecha que el ancho natural. Aplicaciones: luz lenta y memorias de pulsos ópticos. Puede ser útil hacer el ejercicio optativo de la serie 4.

Referencias:
- Electromagnetically induced transparency: Optics in coherent media
- Obervation of electromagnetically induced transparency
- Light speed reduction to 17 metres per second in an ultracold atomic gas
- Observation of coherent optical information storage in an atomic medium using halted light pulses

T02 – Momento dipolar del electrón.
Algunas teorías, que van más allá del modelo estándar, predicen que el electrón tendría un momento dipolar no nulo. En los últimos años, varios experimentos pusieron cotas a estos posibles momentos dipolares, soterrando varias de estas ideas descabelladas. Estos experimentos utilizaban moléculas diatómicas que potencian la sensibilidad de medición unos cuantos cientos de veces, comparado con lo que se obtendría si se usaran electrones libres.

Referencias:
- PhysRevLett.89.023003 Measurement of the Electron Electric Dipole Moment Using YbF Molecules
- 1704.07928 A precision measurement of the electron’s electric dipole moment using trapped molecular ions

T03 – Física del attosegundo
Los tiempos característicos en en la dinámica atómica y molecular de los electrones están en el orden de los attosegundos. Utilizando láseres pulsados de corta duración y gran energía se puede, mediante la interacción con átomos, generar pulsos en el orden de los attosegundos. Asimismo, esos pulsos pueden utilizarse para hacer imagen de orbitales atómicos y medir la dinámica de átomos y moléculas en sus procesos de asociación, disociación, ionización, etc.

Referencias:
- Ver carpeta

T04 – Creación coherente de moléculas.
¿Cómo es el proceso dinámico y energético de asociación de átomos para generar moléculas? ¿Podemos controlarlo átomo por átomo? En un trabajo reciente, se demostró que controlando coherentemente los estados electrónicos de dos átomos se puede favorecer o inhibir su asociación con alta eficiencia.

Referencias:
- 2012.09043 Coherent optical creation of a single molecule

T05 – Busqueda de rotura de simetría de inversión temporal.
El modelo estándar es matemáticamente simétrico con respecto a la aplicación simultánea de tres transformaciones discretas: inversión de las coordenadas espaciales (paridad, P), intercambio de partículas con antipartículas (conjugación de carga, C) e inversión temporal (T). Siendo que existe la simetría CPT, tener una simetría CP es equivalente a una simetría T pero la simetría CP es inconsistente con el desbalance observado a nivel macroscópico de materia con antimateria. Es necesario entonces, observar la asimetría T (o CP). Algunas teorías que buscan resolver el problema del desbalance predicen un momento dipolar permantente en el electrón y los nucleones que podrían transferirse al momento dipolar de átomos y moléculas que pueden ser medidos a bajas energías. Este momento dipolar violaría T (o CP).

Referencias:
“Atoms and molecules in the search for time-reversal symmetry violation” William B. Cairncross and Jun Ye.

T06 – Interferencia bosónica/fermónica de átomos.
La interferencia de funciones de onda de partículas brinda información sobre la estadística y las correlaciones de las partículas. A partir de experimentos de interferencia con dos iones de Rb enfriados se observan marcas de su indistinguibilidad.
Referencias:
“Two-particle quantum interference in tunnel-coupled optical tweezers” Cindy Regal et. al. Science 345,306 (2014)
2015 Atomic Hong Ou Mandel experiment. Nature 520, 66 (2015)

T07 – Condensado de Bose-Einstein via enfriamiento láser
Los primeros condensados de Bose-Einstein, se produjeron utilizando átomos y enfriándolos a temperaturas suficientemente bajas para que el estado del sistema entre en el régimen cuántico degenerado. Los primeros experimentos utilizaron una técnica conocida como “enfriamiento evaporativo”, en la cual se expulsa de la trampa a los átomos de alta temperatura. Si bien el enfriamiento láser es una técnica establecida, inicialmente no era suficiente para alcanzar el régimen degenerado. Para este tema la propuesta es estudiar un trabajo reciente en donde demuestran por primera vez la producción de un condensado utilizando exclusivamente enfriamiento láser.

Referencias:
- PhysRevLett.110.263003 Laser Cooling to Quantum Degeneracy
- Proceedings of the International School of Physics “Enrico Fermi” : Making, probing and understanding Bose-Einstein condensates

T08 – Corrimientos isotópicos y búsqueda de nueva física
Los niveles de energía del núcleo también pueden sufrir corrimientos por diversos efectos. A partir de espectroscopías de alta precisión estos corrimientos pueden ser estudiados así como sus causas. Usando las espectroscopías es posible buscar y estudiar las propiedades de los campos bosónicos que causan estos corrimientos. Esto se enmarca en la búsqueda de nueva física a partir de experimentos más precisos (a diferencia de la búsqueda a partir de experimentos más energéticos).

Referencias:
- Probing New Long-Range Interactions by Isotope Shift Spectroscopy
https://doi.org/10.1016/0079-6565(67)80012-8 PhysRevLett.120.091801

T09 – Enfriamiento láser de moléculas

La posibilidad de estudiar y controlar moléculas ultra-frías resulta sumamente interesante dado que ofrecen más grados de libertad (roto-vibracionales, entre otros ) y una variedad de fenómenos que no se encuentran en átomos. Esta complejidad también generó que durante mucho tiempo no existieran métodos eficientes para enfriar moléculas. La propuesta en este tema es estudiar métodos recientes que permiten hacer esto, y explorar algunas de las posibilidades que esto abre, como por ejemplo la química controlada o diversas pruebas de física fundamental.

Referencias:
- PhysRevLett.120.123201 -Laser Cooled YbF Molecules for Measuring the Electron’s Electric Dipole Moment
- PhysRevLett.123.033202 -Deep Laser Cooling and Efficient Magnetic Compression of Molecules
- M. R. Tarbutt (2018) Laser cooling of molecules, Contemporary Physics
T10 – Qubits y compuertas lógicas en iones atrapados
La primera propuesta para realizar una computadora cuántica fue hecha con un sistema de iones atrapados, en donde los qubits se constituyen eligiendo 2 estados electrónicos de un ion, y las compuertas necesarias para realizar cómputos con ellos se basan en la interacción entre los qubits y los grados de libertad de movimiento de los iones. Esta propuesta ha evolucionado y al día de hoy, existen diversas maneras de elegir qué estados internos utilizar como qubits (estados Zeeman, hiperfinos, ópticos, etc).
En este tema se propone estudiar cómo funcionan algunas de estas compuertas lógicas por un lado, y por otro, qué opciones hay para armar qubits con el estado interno de los iones.

Referencias:
- Phys. Rev. Lett. 74, 4091 (1995) Quantum computation with cold trapped ions
- Applied Physics Reviews 6(2), 021314. – Trapped-Ion Quantum Computing: Progress and Challenges
- Nature communications 12.1 (2021) Single ion qubit with estimated coherence time exceeding one hour
- Appl. Phys. B (2016) 122:254 – A long‑lived Zeeman trapped‑ion qubit

T13 – Enfiamiento Sisifo
El enfriamiento láser tiene varias versiones y variantes. Cuando se realizaron los primeros experimentos de enfiamiento láser en trampas magneto ópticas, se encontró que a temperatura alcanzada era bien menor que la esperada con el modelo de enfiamiento Doppler. Esta mejora en la temperatura alcanzada, se entendió después, que se generaba por un mecanismo de fuerzas ópticas no-resonantes sobre los átomos en la trampa. Su explicación le valió el premio Nobel a Claude Cohen-Tannoudgji. En estos últimos años, esta técnica ha sido aplicada también a iones atrapados.

 

Referencias:
- Nobel Lecture – Claude Cohen Tannouidji.
- Ver archivos en carpeta adjunta, para propuestas y resultados con iones atrapados.

 

T11 – Longitud de onda mágica.
Cuando un átomo interactúa con un campo eléctrico se genera un corrimiento de los niveles atómicos debido al efecto Stark. En caso de que este campo sea oscilante a este corrimiento se lo llama efecto Stark AC, durante la materia nombramos este efecto pero nunca nos metimos en profundidad, la idea con este paper es que puedan entender bien este efecto. El corrimiento Stark AC es especialmente importante cuando se trabaja con trampas ópticas, en el paper buscan las llamadas longitudes de onda mágicas que son aquellas en las que el corrimiento es igual para dos niveles contiguos por lo que la diferencia de energía entre ambos niveles se conserva.

Referencias:
- Zheng, T. A., Yang, Y. A., Safronova, M. S., Safronova, U. I., Xiong, Z. X., Xia, T., & Lu, Z. T. (2020). Magic wavelengths of the Yb (6 s 2 S 0 1–6 s 6 p P 1 3) intercombination transition. Physical Review A, 102(6), 062805.
- El efecto Stark AC está desarrollado en el libro Theoretical atomic physics de Friederich

T14 – Transferencia de estados cuánticos entre luz y átomos.
La información cuántica consiste en el almacenamiento, procesamiento y transmisión de qubits (bits cuánticos). Los iones atrapados constituyen una de las mejores plataformas de almacenamiento y procesamiento, mientras que los fotones individuales son una plataforma natural para la transmisión. Esto hace que existan muchos trabajos actuales en donde se investiga cómo generar interfaces eficientes para estas dos plataformas. Uno de los caminos canónicos para lograrlo es teniendo un ion atrapado dentro de una cavidad óptica interactuando con el campo electromagnético. Se propone estudiar algo de la teoría de esta interacción y algunos experimentos recientes en donde se hace esto.

Referencias:
- PRXQuantum.2.020331 – Interface between Trapped-Ion Qubits and Traveling Photons with Close-to-Optimal Efficiency
- PhysRevLett.124.110501 – High-Rate, High-Fidelity Entanglement of Qubits Across an Elementary Quantum Network
- npj Quantum Information (2021) Deterministic spin-photon entanglement from a trapped ion in a fiber Fabry–Perot cavity
- RevModPhys.87.1379 Cavity-based quantum networks with single atoms and optical photons

T15 – Coherencia y qubits en estados molecualres
El desarrollo de la manipulación coherente de materia, principalmente en sistemas atómicos y/o superconductores, permitió el surgimiento de diversas tecnologías cuánticas, tales como los relojes atómicos, la computación y simulación cuántica, sensores SQUIDs, etc. La extensión de muchas de estas técnicas a sistemas moleculares es de mucho interés, en particular a moleculas polares. Esto es porque este tipo de moléculas poseen un momento dipolar eléctrico permanente que genera interacciones de largo alcance que pueden ser controlados con campos eléctricos. En este tema se propone estudiar una forma de producir, controlar y caracterizar qubits con moleculas polares a través de sus estados roto-vibracionales y su espín nuclear.

Referencias:
- Nature Physics (2021) Robust storage qubits in ultracold polar molecules
-PhysRevLett.113.255301 Creation of Ultracold RbCs Molecules in the Rovibrational Ground State
- Phd thesis – Coherent Control of Ultracold Polar Molecules ( http://etheses.dur.ac.uk/12484/)

 

T16 – Medición de precisión en HD+.
Las moléculas ionizadas de hidrógeno permiten medir cantidades físicas que dependen de modo sencillo de constantes fundamentales. Esto permite contrastar y probar distintas teorías y/o variaciones a la electrodinámica cuánticas. Para realizar este tipo de medidas, es necesario atrapar y enfiar estos iones cerca de su estado fundamental de movimiento.

Referencias:
- https://doi.org/10.1038/s41586-020-2261-5
- https://doi.org/10.1038/nphys1605

T17 – Emisores moleculares de fotones únicos
Referencias: ver carpeta compartida

T18 – Saltos Cuánticos
Referencias: ver carpeta compatirda