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Proyectos:

Desarrollo de trampas magneto ópticas
Diseñar, construir y caracterizar trampas magneto ópticas. Éstas trampas son indispensables como punto de partida para trabajar con átomos neutros fríos. Por ello todas las entidades participantes están desarrollando ó en vías de desarrollar trampas magneto ópticas. Por ejemplo, en el Instituto de Física de la UNAM se desarrollarán una para átomos de rubidio y otra para átomos de litio.Su construcción implica contar con un espacio acondicionado, la adquisición e instalación de los láseres de enfriamiento y especializados, y la realización de experimentos asociados a la espectroscopia en celda y su estabilización. Se requiere además la construcción de los sistemas de vacío en paralelo con los estudios de espectroscopia.

Responsables:

  • Dr. Jorge Séman, IF-UNAM
  • Dr. Daniel Sahagún, IF-UNAM
  • Dr. Eduardo Gómez, IF-UASLP
  • Dr. José Ignacio Jiménez,ICN-UNAM
  • Dr. Fernando Ramírez Martínez, ICN-UNAM
  • Dr. Mauricio López, CENAM

Colaboradores: Cada laboratorio tiene colaboraciones nacionales e internacionales relacionadas a éstos desarrollos (Ver página web correspondiente).

Año de inicio: 2007

Duración: indefinida

Tipo Institución
APOYO Cretan Matter Waves
APOYO Universidad de Florencia
APOYO Universidad de Sao Paulo
APOYO Joint Quantum Institute
APOYO National Institute of Standards and Technology
APOYO Centre for Quantum Technologies


Interferometría de alta precisión para el desarrollo de sensores atómicos
Implementación de la cavidad de Fabry-Perot para acoplar a átomos fríos y realizar interferometría colectiva. Metas: (i)Desarrollo de una cavidad óptica para acoplarla con los átomos en los experimentos de interferometría atómica. (ii)Actualizar la infraestructura y adecuarla en un arreglo de manera que pueda ser compartido por diversas líneas experimentales

Responsables: Dr. Eduardo Gómez, IF-UASLP

Colaboradores:

  • Dra. Georgina Olivares
  • Dr. Yasser Jerónimo Moreno

Año de inicio: 2013

Duración: indefinido

Tipo Institución
APOYO Joint Quantum Institute


Átomos fríos y ultra fríos interactuando con luz estructurada
La luz posee propiedades mecánicas que puede transmitir a la materia y que son alternas a las convencionales (energía, momento lineal y espín). Entre ellas destaca el momento angular orbital (OAM). Esta variable esta cuantizada y puede considerarse un recurso extra para el almacenamiento y procesamiento de información en sistemas ópticos. En el contexto de óptica no lineal clásica y cuántica este tipo de variables ha sido poco explorado. En este subproyecto tiene dos vertientes. La primera corresponde a utilizar haces de luz clásicos con OAM para generar, por mezcla de cuatro ondas en gases atómicos, haces cuánticos entrelazados en la variable de OAM. La segunda vertiente corresponde a depositar átomos enfriados dentro de estructuras de confinamiento óptico novedosas creadas por haces estructurados.

Responsables:

  • Dra. Rocío Jáuregui, IF-UNAM
  • Dr. Daniel Sahagún, IF-UNAM

Colaboradores: Dr. Pedro Quinto Su, ICN-UNAM

Año de inicio: 2014

Duración: indefinida

Tipo Institución
APOYO Centre for Quantum Technologies
APOYO Cretan Matter Waves


Mezclado de cuatro ondas (4WM) en gases atómicos y su uso en información cuántica
El mezclado de cuatro ondas es un proceso no lineal que cuando se efectúa utilizando gases atómicos permite crear campos electromagnéticos cuánticos con entrelazamiento multidimensional y con frecuencias centrales y anchos de banda bien controlados. Estos campos pueden utilizarse para codificar información cuántica que posteriormente puede ser almacenada en un segundo gas atómico con el cual, por construcción interactuará en forma óptima disminuyéndose las pérdidas de información en el proceso de almacenamiento. Esto es, se creará una memoria cuántica de alta fidelidad. Otra opción es utilizar estos campos cuánticos en el desarrollo de imágenes entrelazadas. El investigador responsable tiene amplia experiencia en la generación de luz con propiedades cuánticas bien controladas mediante el proceso de cuatro ondas en gases atómicos calientes. Al momento, es un problema de frontera la generación y control del mezclado de cuatro ondas con gases atómicos fríos.

Responsables:

  • Dr. Daniel Sahagún, IF-UNAM
  • Dra. Rocío Jáuregui, IF-UNAM

Colaboradores:

  • Dr. Dra. Yaneth Marcela Torres García, IF-UNAM
  • Dr. Jorge Amin Séman, IF-UNAM

Año de inicio: 2014

Duración: indefinida

Tipo Institución
APOYO Centre for Quantum Technologies


Física cuántica en el cruce BEC-BCS
Dado un gas de Fermi degenerado es posible manipular, mediante el uso de campos magnéticos externos, la interacción entre los átomos. La magnitud de la interacción entre átomos puede llevar a la formación de moléculas diatómicas (régimen de condensado de Bose-Einstein) como un gas de pares de fermiones correlacionados a grandes distancias (estado superfluído BCS), y pasar de un régimen a otro, modificando la interacción entre los átomos. Esto se denomina en la literatura como el cruce BEC-BCS. Los átomos de litio (isótopos de 6Li y 7Li) son un sistema único debido a las notables propiedades de interacción que presentan. Esto se debe a la existencia de una ancha resonancia magnética de Feshbach. La versatilidad del experimento propuesto radica en tres importantes características. Primero, permitirá trabajar con fermiones (isótopos de 6Li) y bosones (isótopos de 7Li ó moléculas de 6Li2). En segundo lugar, la cámara en el que se producirá y estudiará la muestra cuántica tendrá acceso ópticonotable. Esto nos permitirá manipular a los átomos con diferentes potenciales ópticos y también estudiar al gas utilizando técnicas de imagen no destructivas y/o de alta resolución. Debido a que estos sistemas se pueden desarrollar en el laboratorio es posible comparar la teoría con los resultados experimentales.

Responsables:

  • Dr. Víctor Romero, IF-UNAM
  • Dr. Jorge Séman, IF-UNAM

Colaboradores:

  • Dra. Rosario Paredes, IF-UNAM
  • Dra. Rocío Jáuregui, IF-UNAM

Año de inicio: 2005

Duración: indefinida

Tipo Institución
APOYO Universidad de Florencia
APOYO Universidad de Sao Paulo


Turbulencia cuántica
La turbulencia es uno de los problemas no resueltos más importantes de la física. Uno de los principales ingredientes en un flujo turbulento son los vórtices. En un fluido turbulento, vórtices de muy diferentes tamaños, formas y orientaciones continuamente aparecen, interactúan y se disipan. Esto hace que su descripción sea extremamente difícil. Hasta ahora, las mejores teorías disponibles sólo describen las propiedades estadísticas de la turbulencia y, a pesar de su enorme impacto en la ciencia y la tecnología, nuestra comprensión del fenómeno es todavía muy limitada. En general, la descripción hidrodinámica de un superfluido es mucho más simple que la de un fluido clásico debido a que efectos cuánticos restringen severamente el flujo del superfluido. En este caso, los vórtices son estructuras muy bien definidas cuya circulación es cuantizada y conservada. El estado turbulento consiste en un enredo de muchos vórtices cuantizados con diferentes longitudes y formas, este estado también se conoce como turbulencia cuántica. Desde su descubri-miento en 1955[2], el estudio de esta forma simplificada de turbulen-cia ha traído nuevas estrategias para explorar este viejo problema. El experimento propuesto aprovechará todas las ventajas que los átomos ultrafríos presentan. La posibilidad de utilizar ya sea un superfluido fer-miónico o uno bosónico, y la capacidad de controlar las interacciones atómicas, incluyendo el acceso al cruce BEC-BCS, llevará el estudio de la turbulencia cuántica a condiciones nunca antes exploradas.

Responsables:

  • Dr. Jorge Séman, IF-UNAM
  • Dr. Víctor Romero, IF-UNAM

Colaboradores: NA

Año de inicio: 2014

Duración: indefinida

Tipo Institución
APOYO Universidad de Florencia
APOYO Universidad de Sao Paulo


Control en las razones de transición atómicas mediante luz estructurada
Un avance relativamente reciente que hasta ahora no ha sido ampliamente utilizado en espectroscopia atómica es la capacidad de producir haces no-convencionales de radiación electromagnética cuyas propiedades mecánicas puedan ser transferidas a los átomos. Usualmente la luz es descrita únicamente por sus propiedades externas, es decir, su amplitud y su estado de polarización. Sin embargo, recientemente se ha dedicado un gran esfuerzo a imprimir novedosas propiedades a la estructura de haces de luz. Entre los haces de luz estructurados se pueden mencionar los llamados vórtices ópticos, cuya característica más sobresaliente es que son portadores de momento angular orbital (MAO), diferente del momento angular de espín asociado a la polarización circular. Se ha predicho que si un haz estructurado incide sobre un átomo, las reglas de selección asociadas a las transiciones internas no se modifican, sin embargo, la amplitud de transición dependerá de la localización del átomo en el haz. Esta predicción teórica está siendo verificada por varios grupos experimentales, por lo que una de las metas primordiales de nuestro laboratorio consiste en verificar los efectos internos y sobre el movimiento de centro de masa atómico asociados a transiciones en haces estructurados. El aspecto más novedoso de este proyecto consiste en analizar el efecto que la estructura de amplitud, fase, polarización y ancho espectral del haz de excitación (estructura interna) tiene en la dinámica atómica. En el LAF-ICN hemos ya desarrollado un sistema de espectroscopia láser para realizar la medición de una familia de transiciones prohibidas por la aproximación dipolar eléctrica. Con este sistema se ha registrado por primera vez la transición cuadrupolar eléctrica 5 P3/2 a 6 P3/2 en rubidio. En éste proyecto, se estudian las transciones cuadrupolares eléctricas del rubidio en una trampa magneto óptica y los efectos de luz estructurada en las razones de absorción y emisión.

Responsables:

  • Dr. Daniel Sahagún, IF-UNAM
  • Dra. Rocío Jáuregui, IF-UNAM
  • Dra. Karen Volke, IF-UNAM
  • Dr. José Ignacio Jiménez, ICN-UNAM
  • Dr. Fernando Ramírez, ICN-UNAM

Colaboradores: NA

Año de inicio: 2007

Duración: indefinida

Tipo Institución


Correlaciones cuánticas de fotones emitidos en procesos ópticos no lineales.
Los procesos ópticos en el régimen cuántico y no lineal son los más utilizados en información cuántica. Cuando la luz de bombeo posee diferentes estructuras los fotones emitidos adquieren correlaciones cuánticas no triviales. En éste proyecto se analizan éstas correlaciones para el proceso de conversión paramétrica descendente y el mezcado de cuatro ondas producido en cristales y fibras ópticas. En nuestro trabajo explotamos diversas herramientas tales como láseres pulsados en los regímenes de pico y femtosegundos, conteo de fotones con resolución espectral y espacial, óptica no lineal en cristales y fibras ópticas, así como guías de onda y arreglos de guías de onda. Utilizamos procesos espontáneos paramétricos basados en óptica no lineal de segundo y tercer grado para la generación de parejas de fotones con propiedades acondicionadas de enredamiento en polarización, frecuencia-tiempo así como en posición-momento transversal.

Responsables:

  • Dr. Alfred U'Ren, ICN-UNAM
  • Dra. Karina Garay, CICESE

Colaboradores:

  • Dr. Pedro Quinto Su, ICN-UNAM
  • Dra. Rocío Jáuregui, IF-UNAM
  • Dr. Roberto Ramírez Alarcón, CIO

Año de inicio: 2014

Duración: indefinida

Tipo Institución


Haces estructurados novedosos y su interacción con nanopartículas, gases térmicos y ultrafríos
En el Laboratorio de Óptica Aplicada del ICN se han realizado experimentos con haces estructurados para estudiar sus propiedades y su posible utilización en experimentos con átomos ultrafríos, en particular con condensados de Bose-Einstein.Se van a estudiar haces tipo Airy simétricos y en particular propiedades como vector de Poynting, y la presencia de vórtices ópticos. El propósito es observar interacciones con objetos microscópicos en distintos regímenes donde se puedan observar efectos debido a la presencia de vórtices ópticos o cambios en el vector de Poynting. Posteriormente se espera poder observar estas interacciones con átomos fríos capturados en una trampa magneto-óptica.

Responsables: Dr. Pedro Quinto Su, ICN-UNAM

Colaboradores: Dr. Rocío Jáuregui, IF-UNAM

Año de inicio: 2014

Duración: No definida

Tipo Institución


Producción de estados de Rydberg a través de procesos de excitación multifotónicos
Los átomos de Rydberg son aquellos en los que uno o más de sus electrones han sido excitados en un estado de muy alta energía, por lo que se localizan muy lejos del carozo atómico y son muy sensibles a campos externos. Esto da lugar a propiedades exageradas que siguen leyes de escalamiento hidrogenóides en el número cuántico principal n, como prolongados tiempos de vida y fuertes interacciones interatómicas de largo alcance que pueden ser sintonizadas de manera controlada. A raíz de estas propiedades los átomos de Rydberg se han identificado como la base de numerosas aplicaciones en varias áreas de la física, tanto de investigación fundamental como de desarrollo tecnológico. En el Laboratorio de Átomos Fríos del ICN se cuenta ya con un sistema experimental de átomos fríos y se está construyendo un sistema de producción y detección de átomos de Rydberg fríos. Se están estudiando varios caminos de excitación distintos para la producción de los estados altamente excitados, diseñando y construyendo en el camino las fuentes de luz láser que se requieren para esta investigación. Se han fabricado láseres de 780 nm, 776 nm, 1052 nm y 1310 nm, con los que se producirán estados de Rydberg por medio de procesos de excitación de dos y tres fotones. Se han desarrollado protocolos de excitación en los que es posible realizar detallados experimentos de espectroscopia atómica e identificar la estructura interna (niveles finos e hiperfinos) de varios niveles de los átomos de rubidio. De este modo se han realizado detalladas mediciones y análisis teóricos de la rica variedad de procesos de bombeo óptico y coherencias cuánticas que se generan en estos procesos de excitación.

Responsables:

  • Dr. José Ignacio Jiménez, ICN-UNAM
  • Dr. Fernando Ramírez, ICN-UNAM

Colaboradores: Dr. Daniel Sahagún, IF-UNAM

Año de inicio: 2010

Duración: No definida

Tipo Institución


Fuentes integradas de luz cuántica así como de circuitos fotónicos cuánticos.
1) Desarrollo de fuentes de parejas de fotones integradas en chip. Se producen en medios no lineales como fibras ópticas o cristales no lineales. 2) Desarrollo de circuitos fotónicos cuánticos integrados. Se implementan en chips de sílice con guías de onda grabadas y acopladas por campo evanescente.

Responsables: Dr. Roberto Ramírez Alarcón, CIO

Colaboradores:

  • Dr. Alfred U'Ren, ICN-UNAM
  • Dra. Karina Garay, CICESE
  • Dra. Rocío Jáuregui, IF-UNAM

Año de inicio: 2015

Duración: No definida

Tipo Institución


Dinámica de mezclas de gases bosónicos y fermiónicos superfluidos
Una de las líneas de frontera en el estudio de gases cuánticos consiste en el estudio de mezclas compuestas por gases atómicos de diferentes naturalezas. En este caso proponemos la creación de una mezcla compuesta por bosones de Li-7 y fermiones de Li-6. La dinámica cuántica de este sistema de mucho cuerpos ofrece posibilidades muy interesantes en el estudio de fases cuánticas exóticas y su posible vinculación con fenómenos observados en sistemas de materia condensada (como superconductores y He-4 y He-3 superfluídos) y sistemas astrofísicos como las estrella de neutrones.

Responsables: Dr. Jorge Séman, IF-UNAM

Colaboradores:

  • Dr. Víctor Romero, IF-UNAM
  • Dra. Rosario Paredes, IF-UNAM

Año de inicio: 2016

Duración: No definida

Tipo Institución


Control de la emisión espontánea de nano-emisores cuánticos en estructuras híbridas plasmónico-fotónicas
El avance en el desarrollo de fuentes de fotones individuales eficientes, basadas en emisores cuánticos, requiere del aumento de la colección efectiva de la radiación emitida por nano-emisores. De allí la importancia de realizar estudios que conlleven a la identificación de configuraciones óptimas que favorezcan el acoplamiento eficiente entre emisores cuánticos y los modos plasmónicos soportados por una estructura plasmónica integrada. Dichos modos plasmónicos presentan volúmenes de modo efectivos por debajo del límite de difracción, lo que permite un acoplamiento eficiente entre los nano-emisores y los modos plasmónicos. La emisión de fotones individuales, de manera controlada y con alta eficiencia, es indispensable en pruebas mecánico-cuánticas fundamentales, así como para lograr seguridad incondicional en protocolos de distribución de llaves cuánticas, en procesamiento cuántico de información, metrología cuántica, entre otras aplicaciones. Nos proponemos el uso de estructuras híbridas plasmónico-fotónicas, con el fin de favorecer la eficiente colección de la radiación emitida por un emisor cuántico cercano, en el rango infrarrojo del espectro electromagnético. Los modos plasmónicos soportados presentan volúmenes de modo efectivos por debajo del límite de difracción, lo que permite un acoplamiento eficiente y, por tanto, una interacción fuerte entre éstos y los nano-emisores cuánticos. De esta manera, los modos plasmónicos podrán entonces acoplarse a una guía fotónica colocada debajo de la estructura metálica mediante un acoplamiento en dirección vertical; ofreciendo así la capacidad de transmitir información cuántica a través de largas distancias; siendo este tipo de nano-estructuras híbridas, esenciales para aplicaciones de procesamiento y transmisión de información cuántica.

Responsables: Dra. Karina Garay, CICESE

Colaboradores: NA

Año de inicio: 2016

Duración: indefinida

Tipo Institución