Interacciones no Lineales y Óptica Cuántica

El grupo del Laboratorio de Interacciones No Lineales y Óptica Cuántica (LINOC ) está dedicado al estudio teórico y experimental de procesos que conlleven a la generación y control de estados cuánticos de luz.

• Se abordan procesos ópticos no lineales de tercer orden en medios guiados, fibras ópticas o guías de onda fabricadas bajo diseño.
• Se implementan diversas técnicas experimentales para la caracterización de los estados cuánticos bajo estudio.
• Se desarrollan estudios encaminados a la implementación de fuentes de fotones individuales de estado sólido, basadas en puntos cuánticos, centros de color en nano diamantes y excitones localizados en materiales bidimensionales.

El trabajo de investigación que se desarrolla persigue tres objetivos principales:

• El estudio de interacciones no lineales que conlleven al diseño e implementación de fuentes de parejas y ternas de fotones, con enredamiento en uno o más grados de libertad, que permitan la preparación de estados cuánticos sobre una base multidimensional, cuyas correlaciones no clásicas puedan servir como recurso en aplicaciones de información cuántica.
• La implementación de nuevas fuentes de fotones individuales bajo demanda.
• El estudio de la evolución dinámica de estados cuánticos de luz sujetos a interacciones controladas que actúen como compuertas cuánticas.

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Trabajos recientes

• Frequency and polarization emission properties of a photon‐pair source based on a photonic crystal fiber. Sci Rep 11, 18092 (2021)
• Quantum state preparation and one qubit logic from third-order nonlinear interactions. J. Opt. Soc. Am. B 38, 2277-2283 (2021)
• Randomly aperiodically poled LiNbO3 crystal design by Monte Carlo–Metropolis with simulated annealing optimization for ultrabroadband photon pair generation. Appl. Opt. 60, 10587-10593 (2021)
• Quantum teleportation with hybrid entangled resources prepared from heralded quantum states. J. Opt. Soc. Am. B 37, 695-701 (2020)
• Third-order parametric down-conversion: A stimulated approach. Phys. Rev. A 101, 033813 (2020)
• Progress toward third-order parametric down-conversion in optical fibers. Phys. Rev. A 101, 033840 (2020)
• Joint spectral characterization of photon-pair sources. J. Mod. Opt. 65, 1141-1160 (2018)
• Reciprocity and Babinet’s principles applied to the enhancement of the electric and magnetic local density of states in integrated plasmonics on silicon photonics. Appl. Opt. 57, 9155-9163 (2018)

Infraestructura

Infraestructura principal en LINOC: 1 láser de Titanio:Zafiro emitiendo pulsos de 2 picosegundos de duración, sintonizable entre 700 y 980nm. Bombeado por un láser Verdi de 5W; 6 detectores de fotones individuales: 3 para el rango visible y 3 para el rango infrarrojo; 1 contador de fotones y un contador de intervalos de tiempo; 1 espectrógrafo-monocromador; 1 cámara CCD intensificada para el rango visible y sensible a nivel de fotones individuales, 1 modulador espacial de luz; 1 láser pulsado a 520nm con tasa de repetición variable; 2 convertidores de tiempos a señal digital (time tagger), uno de ellos con una resolución temporal de 1 picosegundos; 1 osciloscopio de 500MHz; plataformas multi-ejes para micro-posicionamiento, mesas ópticas y 1 microscopio óptico de barrido de campo cercano (SNOM), el cual viene con un microscopio confocal y un microscopio de fuerza atómica (AFM).

Colaboraciones

1. Proyecto para el desarrollo de circuitos integrados fotónico-cuántico.

   • Colaboradores: Dr. Wencel De La Cruz Hernández y Dr. Rafael Salas Montiel.
   • Instituciones: Centro de Nanociencias y Nanotecnología, UNAM y Universidad de Tecnología de Troyes, Francia.

2. Proyecto de colaboración para el estudio de procesos cuánticos en fibras ópticas de cristal fotónico.

   • Colaboradores: Dr. Alfred U'Ren Cortés y Dr. David Bermúdez Rosales.
   • Instituciones: Instituto de Ciencias Nucleares, UNAM y Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del IPN.

3. Proyecto de colaboración para la demostración de entrelazamiento híbrido frecuencia / modo espacial en fibras ópticas.

   • Colaboradores: Dr. Alfred U'Ren Cortés y Dra. Virginia Lorenz.
   • Instituciones: Instituto de Ciencias Nucleares, UNAM y Universidad de Illinois (Estados Unidos)

4. Proyecto de colaboración para el desarrollo de un dispensador integrado de rubidio.

   • Colaboradores: Dr. Eduardo Gómez Garcia y Dr. Rafael Salas Montiel
   • Instituciones: Universidad Autónoma de San Luis Potosí y Universidad de Tecnología de Troyes, Francia.

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