Los metamateriales cuánticos extienden la ciencia de los metamateriales al nivel cuántico . Pueden controlar la radiación electromagnética aplicando las reglas de la mecánica cuántica . En el sentido amplio, un metamaterial cuántica es un metamaterial en el que ciertas propiedades cuánticas del medio deben tenerse en cuenta y cuyo comportamiento se describe así por ambas ecuaciones de Maxwell y la ecuación de Schrödinger . Su comportamiento refleja la existencia de ondas EM y ondas de materia . Los componentes pueden ser nanoscópicos o microscópicos.escalas, dependiendo del rango de frecuencia (p. ej., óptica o microondas). [1] [2] [3] [4] [5]
En un enfoque más estricto, un metamaterial cuántico debería demostrar una dinámica cuántica coherente . Dicho sistema es esencialmente un objeto cuántico controlable extendido espacialmente que permite formas adicionales de controlar la propagación de ondas electromagnéticas. [2] [3] [4] [5] [6]
Los metamateriales cuánticos se pueden definir estrictamente como medios ópticos que: [7]
Investigar
La investigación fundamental en metamateriales cuánticos crea oportunidades para investigaciones novedosas en la transición de fase cuántica , nuevas perspectivas sobre la computación cuántica adiabática y una ruta hacia otras aplicaciones de tecnología cuántica . Dicho sistema es esencialmente un objeto cuántico controlable extendido espacialmente que permite formas adicionales de controlar la propagación de ondas electromagnéticas. [6] [7]
En otras palabras, los metamateriales cuánticos incorporan estados coherentes cuánticos para controlar y manipular la radiación electromagnética . Con estos materiales, el procesamiento de información cuántica se combina con la ciencia de los metamateriales (materiales electromagnéticos artificiales periódicos). Se puede imaginar que las celdas unitarias funcionan como qubits que mantienen la coherencia cuántica "el tiempo suficiente para que el pulso electromagnético viaje a través". El estado cuántico se logra a través de las células individuales del material. A medida que cada célula interactúa con el pulso electromagnético que se propaga, todo el sistema conserva la coherencia cuántica. [6] [7]
Se están estudiando varios tipos de metamateriales. Los nanocables pueden utilizar puntos cuánticos como células unitarias o átomos artificiales de la estructura, dispuestos como nanoestructuras periódicas . Este material demuestra un índice de refracción negativo y un magnetismo efectivo y es fácil de construir. La longitud de onda radiada de interés es mucho mayor que el diámetro del constituyente. Otro tipo usa celdas de átomos fríos dispuestos periódicamente , logradas con gases ultrafríos. Se puede demostrar una banda prohibida fotónica con esta estructura, junto con la sintonización y el control como un sistema cuántico. [3] Se están investigando activamente prototipos de metamateriales cuánticos basados en dispositivos superconductores con [9] [10] y sin [11] uniones Josephson . Recientemente se realizó un prototipo de metamaterial cuántico superconductor basado en qubits de flujo. [12]
Ver también
Referencias
- ^ Plumridge, Jonathan; Clarke, Edmund; Murray, Ray; Phillips, Chris (2008). "Efectos de acoplamiento ultrafuerte con metamateriales cuánticos". Comunicaciones de estado sólido . 146 (9-10): 406. arXiv : cond-mat / 0701775 . Código Bibliográfico : 2008SSCom.146..406P . doi : 10.1016 / j.ssc.2008.03.027 .
- ^ a b Rakhmanov, Alexander; Zagoskin, Alexandre; Savel'ev, Sergey; Nori, Franco (2008). "Metamateriales cuánticos: ondas electromagnéticas en una línea de qubit de Josephson" . Physical Review B . 77 (14): 144507. arXiv : 0709.1314 . Código Bibliográfico : 2008PhRvB..77n4507R . doi : 10.1103 / PhysRevB.77.144507 .
- ^ a b c Felbacq, Didier; Antezza, Mauro (2012). "Metamateriales cuánticos: Un mundo nuevo y feliz". Sala de prensa SPIE . doi : 10.1117 / 2.1201206.004296 . Nota: el DOI está vinculado a un artículo de texto completo.
- ^ a b Quach, James Q .; Su, Chun-Hsu; Martin, Andrew M .; Greentree, Andrew D .; Hollenberg, Lloyd CL (2011). "Metamateriales cuánticos reconfigurables" . Optics Express . 19 (12): 11018–33. arXiv : 1009.4867 . Código bibliográfico : 2011OExpr..1911018Q . doi : 10.1364 / OE.19.011018 . PMID 21716331 . Nota: artículo de texto completo disponible - haga clic en el título.
- ^ a b Zagoskin, AM (2011). Ingeniería cuántica: teoría y diseño de estructuras coherentes cuánticas . Cambridge: Cambridge University Press . págs. 272–311. ISBN 9780521113694.
- ^ a b c Forrester, Derek Michael; Kusmartsev, Feodor V. (28 de abril de 2016). "Galerías susurrantes y control de átomos artificiales" . Informes científicos . 6 : 25084. Código Bibliográfico : 2016NatSR ... 625084F . doi : 10.1038 / srep25084 . ISSN 2045-2322 . PMC 4848508 . PMID 27122353 .
- ^ a b c d Zagoskin, Alexandre (5 de diciembre de 2011). "Metamateriales cuánticos: concepto y posibles implementaciones" . París: CONFERENCIAS META, META'12 . Consultado el 5 de agosto de 2012 .
- ^ Pila, David (2012). "Los metamateriales maduran". Nature Photonics . 6 (7): 419. Bibcode : 2012NaPho ... 6..419P . doi : 10.1038 / nphoton.2012.155 .
- ^ Astafiev, O .; Zagoskin, AM; Abdumalikov Jr., AA; Pashkin, Yu.A .; Yamamoto, T .; Inomata, K .; Nakamura, Y .; Tsai, JS (2010). "Fluorescencia de resonancia de un solo átomo artificial". Ciencia . 327 (5967): 840–3. arXiv : 1002.4944 . Código Bibliográfico : 2010Sci ... 327..840A . doi : 10.1126 / science.1181918 . PMID 20150495 .
- ^ Hutter, Carsten; Tholén, Erik A .; Stannigel, Kai; Lidmar, Jack; Haviland, David B. (2011). "Líneas de transmisión de la unión de Josephson como cristales artificiales sintonizables". Physical Review B . 83 (1): 014511. arXiv : 0804.2099 . Código bibliográfico : 2011PhRvB..83a4511H . doi : 10.1103 / PhysRevB.83.014511 .
- ^ Savinov, V .; Tsiatmas, A .; Buckingham, AR; Fedotov, VA; de Groot, PAJ; Zheludev, NI (2012). "Metamaterial cuántico superconductor de exclusión de flujo: hacia la conmutación de nivel cuántico" . Informes científicos . 2 : 450. Código Bibliográfico : 2012NatSR ... 2E.450S . doi : 10.1038 / srep00450 . PMC 3371586 . PMID 22690319 .
- ^ Tecnología emergente del arXiv 30 de septiembre de 2013 (2013-09-30). "Primer metamaterial cuántico del mundo presentado | Revisión de tecnología del MIT" . Technologyreview.com . Consultado el 7 de octubre de 2013 .
"Наука и техника: Наука: Российские физики создали первый в мире квантовый метаматериал" . Lenta.ru . Consultado el 7 de octubre de 2013 .
Macha, Pascal; Oelsner, Gregor; Reiner, Jan-Michael; Marthaler, Michael; André, Stephan; Schön, Gerd; Huebner, Uwe; Meyer, Hans-Georg; Il'ichev, Evgeni; Ustinov, Alexey V. (2014). "Implementación de un metamaterial cuántico". Comunicaciones de la naturaleza . 5 : 5146. arXiv : 1309.5268 . Código Bibliográfico : 2014NatCo ... 5E5146M . doi : 10.1038 / ncomms6146 . PMID 25312205 .
enlaces externos
- META 12. Sesiones extraordinarias .
- Conferencia sobre metamateriales cuánticos
- Metamateriales cuánticos SPIE