La electrodinámica cuántica de cavidades ( cavidad QED ) es el estudio de la interacción entre la luz confinada en una cavidad reflectante y átomos u otras partículas, en condiciones en las que la naturaleza cuántica de los fotones es significativa. En principio, podría usarse para construir una computadora cuántica .
El caso de un solo átomo de 2 niveles en la cavidad se describe matemáticamente mediante el modelo de Jaynes-Cummings y sufre oscilaciones de Rabi en el vacío , es decir, entre un átomo excitado y fotones, y un átomo en estado fundamental y fotones.
Si la cavidad está en resonancia con la transición atómica, un medio ciclo de oscilación que comienza sin fotones cambia coherentemente el estado del qubit del átomo al del campo de la cavidad, y se puede repetir para volver a cambiarlo; esto podría usarse como una fuente de fotón único (comenzando con un átomo excitado), o como una interfaz entre un átomo o una computadora cuántica de iones atrapados y la comunicación cuántica óptica .
Otras duraciones de interacción crean un entrelazamiento entre el átomo y el campo de la cavidad; por ejemplo, un cuarto de ciclo en resonancia a partir de da el estado de entrelazado máximo (un estado de Bell ) . En principio, esto puede usarse como una computadora cuántica , matemáticamente equivalente a una computadora cuántica de iones atrapados con fotones de cavidad que reemplazan a los fonones.
El Premio Nobel de Física de 2012 fue otorgado a Serge Haroche y David Wineland por su trabajo sobre el control de sistemas cuánticos. [1]
Haroche comparte la mitad del premio por desarrollar un nuevo campo llamado electrodinámica cuántica de cavidades (CQED), mediante el cual las propiedades de un átomo se controlan colocándolo en una cavidad óptica o de microondas. Haroche se centró en experimentos con microondas y le dio la vuelta a la técnica: utilizó CQED para controlar las propiedades de fotones individuales. [1]
En una serie de experimentos innovadores, Haroche utilizó CQED para realizar el famoso experimento del gato de Schrödinger en el que un sistema se encuentra en una superposición de dos estados cuánticos muy diferentes hasta que se realiza una medición en el sistema. Estos estados son extremadamente frágiles y las técnicas desarrolladas para crear y medir estados CQED se están aplicando ahora al desarrollo de computadoras cuánticas.
