Fenómenos cuánticos macroscópicos en sistemas materia-luz. Francesca Maria Marchetti
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- Daniel Gil Soriano
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1 Fenómenos cuánticos macroscópicos en sistemas materia-luz Francesca Maria Marchetti UAM, 3 de Octubre de 2014
2 Particles as waves Interference of waves
3 Particles as waves Interference of waves Double-slit experiment (1801) light barrier interference pa,ern
4 Particles as waves Interference of waves Double-slit experiment (1801) With particles (e.g., electrons) (1961)
5 Particles as waves Interference of waves Double-slit experiment (1801) With particles (e.g., electrons) (1961)
6 Particles as waves Interference of waves Double-slit experiment (1801) With particles (e.g., electrons) (1961)
7 Particles as waves Interference of waves Double-slit experiment (1801) With particles (e.g., electrons) (1961) the electron is interfering with itself
8 Particles as waves Interference of waves Double-slit experiment (1801) With particles (e.g., electrons) (1961) a phenomenon which is impossible to explain in any classical way... In reality, it contains the only mystery of quantum mechanics! [Richard Feynman]! the electron is interfering with itself
9 Quantum at macro scales? Interference on macro scales? De-Broglie wavelength (1924): small Different initial conditions wash out path
10 Quantum at macro scales? Interference on macro scales? De-Broglie wavelength (1924): small Different initial conditions wash out path Temperatures for quantum behaviour
11 Quantum at macro scales? Interference on macro scales? De-Broglie wavelength (1924): small Different initial conditions wash out path Temperatures for quantum behaviour requires
12 Quantum at macro scales? Quantum condensates lowering the temperature MICRO synchronization MACRO coherence condensación! de! Bose-Einstein!
13 Quantum at macro scales? Quantum condensates lowering the temperature MICRO synchronization MACRO coherence condensación! de! Bose-Einstein!
14 Macroscopic quantum coherence The two-slit experiment with two condensates all atoms in a single quantum state --- GIANT MATTER WAVE position
15 Macroscopic quantum coherence The two-slit experiment with two condensates all atoms in a single quantum state --- GIANT MATTER WAVE position
16 Macroscopic quantum coherence The two-slit experiment with two condensates all atoms in a single quantum state --- GIANT MATTER WAVE? position time position
17 Macroscopic quantum coherence The two-slit experiment with two condensates all atoms in a single quantum state --- GIANT MATTER WAVE [M. R. Andrews et al. Science 275, 637 (1997)] [From R. Grimm s group (recent)]
18 Bosons vs. Fermions gregarious! quantum individualists! can condense in pairs!! superfluidez! condensación! R=0 flujo sin fricción superconductividad! zero electrical resistance
19 Superfluids vs. superconductors bosons --- superfluids fermions --- superconductors [fountain effect] superfluidez! [superconducting magnetic levitation] condensación! superconductividad!
20 Superfluids, superconductors, & lasers! bosons --- superfluids fermions --- superconductors [fountain effect] [superconducting magnetic levitation] condensación! superfluidez! lasing! superconductividad!
21 History of quantum condensates
22 Interdisciplinary ground Coherencia de fase macroscópica, condensación, superfluidez, fenómenos colectivos y correlaciones en ESTADO SÓLIDO ATOMOS ULTRAFRIOS manipulación de la interacción control exploración versátil baja dimensionalidad materia-luz
23 Interdisciplinary ground Coherencia de fase macroscópica, condensación, superfluidez, fenómenos colectivos y correlaciones en ESTADO SÓLIDO ATOMOS ULTRAFRIOS manipulación de la interacción control exploración versátil baja dimensionalidad acceso a procesos dinámicos y de non equilibrio materia-luz
24 Interdisciplinary ground Coherencia de fase macroscópica, condensación, superfluidez, fenómenos colectivos y correlaciones en ESTADO SÓLIDO materia-luz ATOMOS ULTRAFRIOS manipulación de la interacción control exploración versátil baja dimensionalidad acceso a procesos dinámicos y de non equilibrio sistemas prósperos donde explorar los fenómenos cuánticos de muchos cuerpos; fenomenología y técnicas comunes
25 Interdisciplinary ground Coherencia de fase macroscópica, condensación, superfluidez, fenómenos colectivos y correlaciones en ESTADO SÓLIDO materia-luz ATOMOS ULTRAFRIOS manipulación de la interacción control exploración versátil baja dimensionalidad acceso a procesos dinámicos y de non equilibrio sistemas prósperos donde explorar los fenómenos cuánticos de muchos cuerpos; fenomenología y técnicas comunes vinculo con experimentos (explicar, propuestas y previsiones)
26 Condensation of matter-light particles (polaritons) Polaritón = excitón (materia) + fotón (luz) ph X ph position Frontera entre la materia condensada y la óptica cuántica
27 Condensation of matter-light particles (polaritons) Polaritón = excitón (materia) + fotón (luz) ph X ph pump power k y position k x [Kasprzak. et al. Nature (2006)] Frontera entre la materia condensada y la óptica cuántica Porqué novedoso? Plétora de fenómenos cuánticos a escala mesoscópica transiciones de fases y fenómenos críticos superfluidez dispositivos ópticos fuera del equilibrio
28 Superfluidity in quantum fluids of light A superfluid cannot not rotate as an ordinary fluid (rigid body) [from W. Ketterle s web page]
29 Superfluidity in quantum fluids of light A superfluid cannot not rotate as an ordinary fluid (rigid body) vor2ces......but quan2sed! [from W. Ketterle s web page]
30 Superfluidity in quantum fluids of light A superfluid cannot not rotate as an ordinary fluid (rigid body) Superfluidez en fluidos afuera del equilibrio Vórtices & persistencia de las corrientes en fluidos cuánticos de polaritones experimentos mod. 04!
31 Quienes somos E Del Valle F Laussy FM Marche; C Tejedor
32 Fuentes cuánticas de luz E Del Valle F Laussy FM Marche; C Tejedor Naturaleza ondulatoria y corpuscolar de la luz: cuantos de luz=fotones Interacting photons (nonlinear optical media) Optical quantum entanglement Quantum coherence and correlation (at FEW-body level) Quantum optics & quantum information Quantum dots in cavities Superconducting Q-circuits Trapped atoms & ions
33 Fuentes cuánticas de luz E Del Valle F Laussy FM Marche; Quantum emitters of photon bundles! [C. Sánchez Muñoz et al. Nature Photon. (2014)] Emission coordinata de fotones de pocos en pocos C Tejedor
34 To be continued...
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