Rejilla sintética para un solo fotón ⚡ экспресс
Para la simulación de modelos de redes y el control de la dinámica fotónica se suele emplear una dimensión sintética de frecuencia, pero trasladarla al régimen cuántico monofotónico seguía siendo un desafío. En este trabajo se logró por primera vez la inicialización y detección de estados cuánticos de fotones individuales en dicha red mediante un cúbit superconductor integrado con un cable coaxial de aluminio de 16 metros. Los acoplamientos en la red y los campos de calibración artificiales se generan con un modulador sintonizable basado en SQUID. Se demostraron caminatas cuánticas aleatorias, oscilaciones de Bloch y también una conversión de frecuencia unidireccional no adiabática bajo una modulación temporal rápida del hamiltoniano de la red; se midió la estructura de bandas. La topología de los acoplamientos se reconfigura fácilmente en redes multidimensionales mediante unos pocos tonos de control. De esta manera, los circuitos cuánticos superconductores constituyen una plataforma universal para hamiltonianos programables y redes sintéticas extensibles con un control flexible a nivel de fotones individuales.
Un fotón es como un auto en un estacionamiento de varios pisos, donde cada piso es su frecuencia (color). Normalmente se queda atascado en un nivel, pero los científicos agregaron un ascensor: un modulador programable que mueve al fotón entre pisos a voluntad. Este ascensor crea conexiones entre las frecuencias, convirtiéndolas en una especie de red artificial, que recuerda al método de estudiar la luz por sus frecuencias: la espectroscopía.
Cambiando el modo del ascensor, se puede lograr que el fotón deambule aleatoriamente por los pisos, oscile rítmicamente arriba y abajo, o se mueva estrictamente hacia arriba, sin retorno. En el experimento, un solo fotón nació en un cúbit superconductor —un átomo artificial desarrollado gracias a los descubrimientos de Bardeen— y corrió por un cable de 16 metros casi a la velocidad de la luz. La estadística de sus saltos obedeció a las leyes que estudió Roy Glauber.
🎯 La longitud del cable de 16 metros no es casual: estableció un paso entre los pisos de frecuencia de unos 10 MHz, para que pudieran distinguirse y controlarse por separado.