¿Qué estados catódicos de la luz se han producido experimentalmente?

Question

Estoy buscando específicamente estados del Gato de Schrödinger que impliquen superposiciones de dos, o si se ha hecho más, estados coherentes, es decir, estados monomodales de la forma $$|\psi\rangle=a|\alpha\rangle+b|\beta\rangle.$$ ¿Qué estados de esta forma se han producido en el experimento? ¿Cómo de uniformes pueden ser los pesos? ¿Qué regiones de la $\hat{a}$ -valor propio $\alpha$ y $\beta$ son accesibles? Si se pueden superponer más de dos estados coherentes, ¿cuántos? ¿Qué geometrías del espacio de fase son posibles hasta ahora?

También me interesa saber qué técnicas se utilizan actualmente para generar estos estados.

Answer 1

Por lo que veo, a pesar de los recientes logros, la caja de herramientas experimentales en este campo es bastante limitada. Las dos técnicas principales son sustracción de fotones del vaquum exprimido y a partir de los estados de Fock mediante la detección homodina condicional .

La primera técnica se basa en el hecho de que un estado impar cat puede expresarse como $$\left(\left|\alpha\right>-\left|-\alpha\right>\right)\propto \alpha\left|1\right>+\frac{\alpha^3}{\sqrt{6}}\left|3\right>+\ldots,$$ que para los pequeños $\alpha$ se asemeja al estado de vacío comprimido con un fotón eliminado. Experimentalmente, la sustracción de fotones se realiza con un divisor de haz de baja reflectividad y la detección de un solo fotón en el puerto reflejado. La detección de un solo fotón en este puerto anuncia la preparación del estado deseado. Esto sólo es aplicable a los estados con pequeñas $\alpha$ - los llamados "gatitos de Schrödinger". Estos gatitos pueden ser posteriormente "criados" en un beamsplitter para aumentar $\alpha$ .

La segunda técnica utiliza la detección homodina de $p$ cuadratura de un estado Fock $\left|n\right>$ dividido en un divisor de rayos 50/50 para preparar condicionalmente a los gatos. Una detección de $p\sim0$ anuncia la preparación de un estado felino con $\alpha=\sqrt{n}$ .

La preparación más cercana a la superposición arbitraria se describe aquí . No se trata exactamente de un estado de gato, sino de una superposición de un vacío comprimido y de estados monofotónicos comprimidos de la forma: $$\left|\psi\right>=\cos\theta \hat{S}(r)\left|0\right>+e^{i\varphi}\sin\theta \hat{S}(r)\left|1\right>,$$ con $\hat{S}(r)$ siendo el operador de compresión. Es probablemente la superposición continua-variable más general generada experimentalmente hasta ahora.

Tengo que decir que no llevo un seguimiento específico de los experimentos en este campo, sólo de los que he oído hablar. Como buena referencia sobre técnicas experimentales puedo recomendar esto revisión de Lvovsky y Raymer . Este documento también contiene muchas referencias.