Ultrastrong light-matter interaction in quantum technologies

Abstract

En esta Tesis, hemos analizado teóricamente fenómenos cuánticos novedosos emergentes en el régimenultrafuerte (USC) de interacción entre luz y materia. Nos hemos enfocado en procesos que pueden serobservados usando tecnologías cuánticas actuales o que puedan motivar desarrollos tecnológicospróximos. Los resultados presentados en esta Tesis pueden ser agrupados en dos categorías. Por un lado,hemos estudiado modelos que pueden ser implementados usando circuitos superconductores, unaplataforma cuántica donde el régimen USC puede ser alcanzado de forma natural. En especifico, hemosestudiado la transferencia de excitaciones en cadenas de resonadores cuánticos, generación deentrelazamiento cuántico vía efecto Casimir dinámico y ingeniería de estados cuánticos en el régimenUSC. Por otro lado, hemos desarrollado métodos para reproducir la física de la interacción ultrafuerte ensistemas de iones atrapados y de átomos fríos en retículos ópticos. Esas propuestas aprovechan lasventajas de cada plataforma cuántica para alcanzar regímenes de parámetros e implementar medidas queno son accesibles en implementaciones naturales de los procesos considerados.Los resultados presentado en esta Tesis profundizan nuestra comprensión de fenómenos cuánticosrelativos al régimen ultrafuerte de interacción entre luz y materia. Además, nuestras propuestas aspiran apromover el desarrollo conjunto de herramientas teóricas y técnicas experimentales en esta área deinvestigación