La optomecánica cuántica explora la interacción entre la luz y el movimiento mecánico a un nivel en el que la naturaleza cuantificada de la luz, o las fluctuaciones de punto cero del movimiento, juegan un papel importante. Este proyecto tiene como objetivo aprovechar las tecnologías optomecánicas cuánticas, que tradicionalmente se han utilizado para la investigación fundamental de la ciencia cuántica, para permitir la próxima generación de sensores acústicos para aplicaciones navales.
En general, los sensores optomecánicos de cavidad consisten en un elemento mecánicamente compatible acoplado a una cavidad óptica de baja pérdida. Cuando el elemento mecánico se expone a una fuerza externa se desplaza en respuesta. En la situación considerada aquí, esta fuerza surge de una onda acústica. La conversión del desplazamiento a una respuesta óptica se produce típicamente a través del acoplamiento dispersivo, mediante el cual el desplazamiento mecánico altera la longitud de la cavidad y, por lo tanto, la frecuencia de resonancia óptica. La cavidad óptica sirve para mejorar resonantemente la respuesta óptica a este desplazamiento, lo que permite una resolución de desplazamiento del attómetro y una medición ultra precisa de la onda acústica.
La sensibilidad final de los sensores optomecánicos se establece ya sea por las fluctuaciones térmicas del elemento mecánico o por las propiedades mecánicas cuánticas intrínsecas de la luz láser, y este último presenta una oportunidad para mejorar aún más el rendimiento mediante el uso de estados de luz no clásicos (es decir, luz exprimida). El campo óptico también introduce la acción cuántica en el elemento mecánico a través de las fuerzas de presión de radiación, que se pueden utilizar para controlar el estado acústico (es decir, temperatura efectiva y frecuencia resonante) del espejo compatible.
El sistema optomecánico considerado en este proyecto se basará en nuestro dispositivo desarrollado recientemente, que logró una sensibilidad de dos órdenes de magnitud mejor que las tecnologías en el aire existentes cuando se normaliza al área del dispositivo. Se espera que la optimización de las propiedades mecánicas y ópticas de este dispositivo, con la orientación del modelado de elementos finitos, mejore el rendimiento en al menos un orden de magnitud.
Fecha cierre convocatoria beca 31 diciembre 2020