May 08, 2023
Óptica Quântica com Elétrons Livres
Resumo: Até recentemente, trabalhos em óptica quântica focados na luz interagindo
Abstrato: Até recentemente, o trabalho em óptica quântica se concentrava na luz interagindo com sistemas de elétrons ligados, como átomos, pontos quânticos e cristais ópticos não lineares. Em contraste, os sistemas de elétrons livres permitem fenômenos físicos fundamentalmente diferentes, pois sua distribuição de energia é contínua e não discreta, permitindo transições sintonizáveis e regras de seleção.
Descobertas teóricas e experimentais recentes envolvendo interações quânticas de elétrons livres geraram um novo e empolgante campo: a óptica quântica de elétrons livres. Desenvolvemos uma plataforma para explorar a óptica quântica de elétrons livres em nanoescala e a usamos para demonstrar a primeira interação coerente de um elétron livre com uma cavidade fotônica e com as estatísticas quânticas de fótons.
Esses recursos abrem novos caminhos para o uso de elétrons livres como portadores de informações quânticas. Elétrons livres surgem como fontes óticas quânticas para estados fotônicos desejados usados em computação quântica tolerante a falhas e comunicação, como estados do gato Schrodinger e estados GKP.
Conceitos de óptica quântica com elétrons livres também promovem novas modalidades em microscopia eletrônica. Demonstramos a primeira instância de amplificação coerente em microscopia eletrônica. Nossa visão é desenvolver um microscópio que possa gerar imagens coerentes, indo além das imagens convencionais da matéria para também obter imagens do estado quântico coerente da matéria e sondar correlações quânticas entre sistemas quânticos individuais.
Abstrato: