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Optica Pura y Aplicada

Quantum engineering of light

Juan P. Torres

Published Jan 1, 2011• 5 citations
OpenAlex

Abstract

espanolNuestro grupo, Ingenieria Cuantica de Luz, forma parte del ICFO- Institut de Ciencies Fotoniques, instituto de investigacion localizado cerca de la ciudad de Barcelona. Las areas de trabajo del grupo estan centradas en optica cuantica y no lineal. El grupo persigue la generacion, control, utilizacion y deteccion de luz clasica y cuantica para (a) explorar aspectos fundamentales de la teoria cuantica y (b) implementar nuevas aplicaciones que puedan requerir luz con caracteristicas especificas. Consideramos dos tipos de producir atrapamiento fotonico a traves de la implementacion de nuevas configuraciones que emplean conversiones parametricas espontaneas (SPDC). De entre estas lineas, estamos especialmente interesados en el uso del momento angular orbital de fotones para codificar informacion cuantica en espacios de Hilbert multidimensionales. EnglishOur group, Quantum Engineering of Light is part of the ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques, a research institute located nearby the city of Barcelona. The areas of work of the group are nonlinear and quantum optics. The group aims at generating, tailoring, using and detecting new types of classical and quantum light for (a) exploring fundamental aspects of quantum theory and (b) implementing new applications that might require light with specific features. We consider new ways of tailoring photonic entanglement, through the implementation of new configurations that make use of spontaneous parametric down-conversion (SPDC). Along these lines, we are especially interested in the orbital angular momentum of photons to encode quantum information in multidimensional Hilbert spaces

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Quantum integrated optics: Theory and applications

Jesús Liñares, María C. Nistal, David Barral +3 more

En este trabajo se presenta una breve descripcion de los principales resultados del trabajo de investigacion desarrollado por nuestro grupo en optica integrada cuantica. La principales lineas de investigacion del grupo siempre han estado en la optica integrada y en los ultimos anos se han desarrollado ademas varios estudios cuanticos teoricos y aplicados de dispositivos opticos integrados lineales y no lineales. Estos estudios han tenido como principal objetivo el analisis teorico riguroso tanto de la propagacion como de la caracterizacion de estados de luz cuantica en dispositivos de guia de onda mediante el operador Momento y las ecuaciones espaciales de Heisenberg, y tambien mediante propagadores opto-cuanticos calculados con el formalismo de Feynman sobre el espacio multimodo de campo optico. En este espacio las distribuciones de probabilidad estan bien definidas y ademas pueden medirse mediante tecnicas de deteccion homodina y/o heterodina multimodo. Asimismo se indican algunas lineas de investigacion futura tanto teorica como experimental sobre optica integrada cuantica.

Optica Pura y Aplicada•Jan 1, 2011•2 citations

Research lines of the Quantum and Atom Optics Group at the Universitat Autònoma de Barcelona

Albert Benseny, Ricard Menchon-Enrich, Daniel Pagès +9 more

espanolLa investigacion actual del Grupo de Optica Cuantica y Atomica de la Universitat Autonoma de Barcelona se concentra fundamentalmente en el control coherente de sistemas optico-cuanticos en varios campos que abarcan desde los atomos ultrafrios y la computacion cuantica hasta la fotoionizacion y la generacion de armonicos mediante laseres intensos. En este articulo, describiremos brevemente nuestros resultados mas recientes en estas lineas de investigacion. EnglishThe present research of the Quantum Atom Optics Group at the Universitat Autonoma de Barcelona focuses on the coherent control of quantum optical systems with applications in areas ranging from ultra cold atom physics and quantum computation to photoionization and harmonic generation with strong lasers. In this article, we will briefly describe our most recent results on these lines of research

Optica Pura y Aplicada•Jan 1, 2011•0 citations

Diseño, caracterización e implementación de dispositivos fotónicos integrados en silicio para aplicaciones en óptica cuántica

Pagano, Paula Luján

Esta tesis aborda el estudio y desarrollo de dispositivos ópticos integrados para la generación de fotones mediante procesos no lineales de tercer orden, con aplicaciones en el campo de la fotónica cuántica. En la actualidad, el estudio de fuentes de fotones individuales integradas ha cobrado gran relevancia debido a sus ventajas inherentes, tales como la miniaturización y la compatibilidad con las tecnologías de microfabricación derivadas de la microelectrónica. Además, el uso de materiales con propiedades no lineales, como el silicio, el nitruro de silicio y el niobato de litio, ha impulsado nuevas oportunidades en el diseño y fabricación de dispositivos fotónicos. El trabajo se divide en dos ejes principales. Por un lado, el diseño, fabricación y caracterización de dispositivos propios, eje desarrollado en el grupo de Fotónica Integrada del Centro de Investigaciones Ópticas, con la fabricación de dispositivos en el foundry CORNERSTONE. Y por otro, la caracterización de dispositivos complejos en colaboración con el Quantum Photonics Laboratory de la Universidad de Pavia, Italia. Inicialmente, se exploraron las herramientas de simulación disponibles para el diseño de dispositivos fotónicos integrados y se realizó una revisión exhaustiva del estado del arte sobre generación de fotones en plataformas fotónicas. A partir de estos estudios, se diseñaron circuitos fotónicos basados en anillos resonadores y acopladores interferométricos resonantes, optimizados para la generación de pares de fotones mediante el proceso de mezclado de cuatro ondas espontáneo (SFWM). Los dispositivos fueron fabricados utilizando tecnologías de silicio sobre aislante y nitruro de silicio, con distintas estrategias de acople y configuraciones de guías de onda. Posteriormente, se llevaron a cabo caracterizaciones experimentales tanto lineales como no lineales para evaluar la eficiencia y pureza espectral de las fuentes de fotones. Entre los resultados obtenidos, se destaca la optimización de parámetros clave, como el factor de calidad de los resonadores y la tasa de coincidencia de pares de fotones, fundamentales para aplicaciones en información cuántica.

•Jun 26, 2025•0 citations

El Grupo de Óptica Cuántica y No lineal de la Universitat de València

Germán J. de Valcárcel, Ferran-Vicent Garcia Ferrer, Robert Hoepner +5 more

espanolIn this article we review the main research activities of the Quantum and Nonlinear Optics group at the Universitat de Valencia in Spain. The main efforts are on the generation of multimode squeezing within nonlinear optical cavities, on the quantum optics side, and on cavity soliton generation, on the nonlinear optics side. However other topics such as quantum walks or soliton formation in BoseEinstein condensates, among others, are also covered. espanolRevisamos en este articulo la principales actividades investigadoras del grupo de Optica Cuantica y No Lineal de la Universitat de Valencia (Espana). Los esfuerzos principales se centran en la generacion de luz comprimida multimodo, por lo que respecta a la optica cuantica, y en la generacion de solitones de cavidad en la parte de optica no lineal. Sin embargo, tambien se cubren tematicas tales como los paseos cuanticos y la formacion de solitones en condensados de Bose Einstein, entre otros.

Optica Pura y Aplicada•Jan 1, 2011•0 citations

Contributions to the quantum optics of multi-mode optical parametric oscillators

Carlos Navarrete–Benlloch

Los osciladores opticos parametricos (OPOs) son los dispositivos actuales mas utilizados para la generacion de luz no clasica, esto es, luz que presenta propiedades de compresion o entrelazamiento. En esta tesis se aborda el estudio de los OPOs desde un punto de vista multi-modo, explicando sus propiedades en base a dos fenomenos basicos: generacion de compresion no critica a traves del anclaje del bombeo y de la ruptura espontanea de simetria. Asimismo, se propone un metodo para conseguir degeneracion en frecuencias en OPOs tipo II, esto es, OPOs en los que los fotones generados parametricamente aparecen con polarizaciones lineales ortogonales.

•Jan 1, 2011•7 citations

Generación y caracterización de ternas de fotones enredados

María Corona García-Cabral

En la actualidad existen tecnologías cuánticas que requieren de la disponibilidad de fuentes de luz no-clásica eficientes. El fenómeno de generación paramétrica descendente espontánea (SPDC) constituye un método práctico para la generación de este tipo de luz. Este método está basado en la interacción de campos electromagnéticos clásicos con materiales no-lineales por medio de procesos paramétricos. En general, el SPDC se ha utilizado e implementado experimentalmente para la generación de parejas de fotones utilizando materiales no-lineales de segundo y tercer orden. En la última década se ha buscado la manera de obtener múltiples fotones enredados. En este trabajo se presenta un estudio teórico del proceso de generación paramétrica espontánea descendente de tercer orden (TOSPDC) en materiales con una no-linealidad caracterizada por X(3), en donde se generan ternas de fotones enredados. De manera específica, consideramos la utilización de fibras ópticas ultra-delgadas como el medio no-lineal para el proceso de TOSPDC, en configuraciones en donde el empatamiento de fases se logra mediante el uso de diferentes modos transversales de propagación de la fibra, en particular cuando la luz generada se propaga en el modo fundamental y el bombeo en el primer modo excitado. Este trabajo está enfocado en proponer diseños de fuentes de ternas de fotones TOSPDC con los detalles necesarios, de tal manera que puedan ser implementados de manera experimental. Nuestro trabajo de investigación se enfoca en la descripción teórica del estado de tres fotones y en las características de empatamiento de fases de TOSPDC. Además se hace un análisis de la tasa de emisión de las fuentes propuestas en relación con los parámetros experimentales clave, como lo son la longitud de la fibra, el ancho de banda y la potencia de bombeo para cada una de las fuentes propuestas: casos de generación TOSPDC degenerada en frecuencia y no-degenerada en frecuencia. De manera adicional, se hace un estudio preliminar sobre las condiciones de empatamiento de velocidad de grupo para así lograr un control sobre las propiedades de enredamiento de las ternas de fotones emitidas.

•Jan 1, 2012•0 citations
espanolNuestro grupo, Ingenieria Cuantica de Luz, forma parte del ICFO- Institut de Ciencies Fotoniques, instituto de investigacion localizado cerca de la ciudad de Barcelona. Las areas de trabajo del grupo estan centradas en optica cuantica y no lineal. El grupo persigue la generacion, control, utilizacion y deteccion de luz clasica y cuantica para (a) explorar aspectos fundamentales de la teoria cuantica y (b) implementar nuevas aplicaciones que puedan requerir luz con caracteristicas especificas. Consideramos dos tipos de producir atrapamiento fotonico a traves de la implementacion de nuevas configuraciones que emplean conversiones parametricas espontaneas (SPDC). De entre estas lineas, estamos especialmente interesados en el uso del momento angular orbital de fotones para codificar informacion cuantica en espacios de Hilbert multidimensionales. EnglishOur group, Quantum Engineering of Light is part of the ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques, a research institute located nearby the city of Barcelona. The areas of work of the group are nonlinear and quantum optics. The group aims at generating, tailoring, using and detecting new types of classical and quantum light for (a) exploring fundamental aspects of quantum theory and (b) implementing new applications that might require light with specific features. We consider new ways of tailoring photonic entanglement, through the implementation of new configurations that make use of spontaneous parametric down-conversion (SPDC). Along these lines, we are especially interested in the orbital angular momentum of photons to encode quantum information in multidimensional Hilbert spaces
En este trabajo se presenta una breve descripcion de los principales resultados del trabajo de investigacion desarrollado por nuestro grupo en optica integrada cuantica. La principales lineas de investigacion del grupo siempre han estado en la optica integrada y en los ultimos anos se han desarrollado ademas varios estudios cuanticos teoricos y aplicados de dispositivos opticos integrados lineales y no lineales. Estos estudios han tenido como principal objetivo el analisis teorico riguroso tanto de la propagacion como de la caracterizacion de estados de luz cuantica en dispositivos de guia de onda mediante el operador Momento y las ecuaciones espaciales de Heisenberg, y tambien mediante propagadores opto-cuanticos calculados con el formalismo de Feynman sobre el espacio multimodo de campo optico. En este espacio las distribuciones de probabilidad estan bien definidas y ademas pueden medirse mediante tecnicas de deteccion homodina y/o heterodina multimodo. Asimismo se indican algunas lineas de investigacion futura tanto teorica como experimental sobre optica integrada cuantica.
espanolLa investigacion actual del Grupo de Optica Cuantica y Atomica de la Universitat Autonoma de Barcelona se concentra fundamentalmente en el control coherente de sistemas optico-cuanticos en varios campos que abarcan desde los atomos ultrafrios y la computacion cuantica hasta la fotoionizacion y la generacion de armonicos mediante laseres intensos. En este articulo, describiremos brevemente nuestros resultados mas recientes en estas lineas de investigacion. EnglishThe present research of the Quantum Atom Optics Group at the Universitat Autonoma de Barcelona focuses on the coherent control of quantum optical systems with applications in areas ranging from ultra cold atom physics and quantum computation to photoionization and harmonic generation with strong lasers. In this article, we will briefly describe our most recent results on these lines of research
Esta tesis aborda el estudio y desarrollo de dispositivos ópticos integrados para la generación de fotones mediante procesos no lineales de tercer orden, con aplicaciones en el campo de la fotónica cuántica. En la actualidad, el estudio de fuentes de fotones individuales integradas ha cobrado gran relevancia debido a sus ventajas inherentes, tales como la miniaturización y la compatibilidad con las tecnologías de microfabricación derivadas de la microelectrónica. Además, el uso de materiales con propiedades no lineales, como el silicio, el nitruro de silicio y el niobato de litio, ha impulsado nuevas oportunidades en el diseño y fabricación de dispositivos fotónicos. El trabajo se divide en dos ejes principales. Por un lado, el diseño, fabricación y caracterización de dispositivos propios, eje desarrollado en el grupo de Fotónica Integrada del Centro de Investigaciones Ópticas, con la fabricación de dispositivos en el foundry CORNERSTONE. Y por otro, la caracterización de dispositivos complejos en colaboración con el Quantum Photonics Laboratory de la Universidad de Pavia, Italia. Inicialmente, se exploraron las herramientas de simulación disponibles para el diseño de dispositivos fotónicos integrados y se realizó una revisión exhaustiva del estado del arte sobre generación de fotones en plataformas fotónicas. A partir de estos estudios, se diseñaron circuitos fotónicos basados en anillos resonadores y acopladores interferométricos resonantes, optimizados para la generación de pares de fotones mediante el proceso de mezclado de cuatro ondas espontáneo (SFWM). Los dispositivos fueron fabricados utilizando tecnologías de silicio sobre aislante y nitruro de silicio, con distintas estrategias de acople y configuraciones de guías de onda. Posteriormente, se llevaron a cabo caracterizaciones experimentales tanto lineales como no lineales para evaluar la eficiencia y pureza espectral de las fuentes de fotones. Entre los resultados obtenidos, se destaca la optimización de parámetros clave, como el factor de calidad de los resonadores y la tasa de coincidencia de pares de fotones, fundamentales para aplicaciones en información cuántica.
espanolIn this article we review the main research activities of the Quantum and Nonlinear Optics group at the Universitat de Valencia in Spain. The main efforts are on the generation of multimode squeezing within nonlinear optical cavities, on the quantum optics side, and on cavity soliton generation, on the nonlinear optics side. However other topics such as quantum walks or soliton formation in BoseEinstein condensates, among others, are also covered. espanolRevisamos en este articulo la principales actividades investigadoras del grupo de Optica Cuantica y No Lineal de la Universitat de Valencia (Espana). Los esfuerzos principales se centran en la generacion de luz comprimida multimodo, por lo que respecta a la optica cuantica, y en la generacion de solitones de cavidad en la parte de optica no lineal. Sin embargo, tambien se cubren tematicas tales como los paseos cuanticos y la formacion de solitones en condensados de Bose Einstein, entre otros.
Los osciladores opticos parametricos (OPOs) son los dispositivos actuales mas utilizados para la generacion de luz no clasica, esto es, luz que presenta propiedades de compresion o entrelazamiento. En esta tesis se aborda el estudio de los OPOs desde un punto de vista multi-modo, explicando sus propiedades en base a dos fenomenos basicos: generacion de compresion no critica a traves del anclaje del bombeo y de la ruptura espontanea de simetria. Asimismo, se propone un metodo para conseguir degeneracion en frecuencias en OPOs tipo II, esto es, OPOs en los que los fotones generados parametricamente aparecen con polarizaciones lineales ortogonales.
En la actualidad existen tecnologías cuánticas que requieren de la disponibilidad de fuentes de luz no-clásica eficientes. El fenómeno de generación paramétrica descendente espontánea (SPDC) constituye un método práctico para la generación de este tipo de luz. Este método está basado en la interacción de campos electromagnéticos clásicos con materiales no-lineales por medio de procesos paramétricos. En general, el SPDC se ha utilizado e implementado experimentalmente para la generación de parejas de fotones utilizando materiales no-lineales de segundo y tercer orden. En la última década se ha buscado la manera de obtener múltiples fotones enredados. En este trabajo se presenta un estudio teórico del proceso de generación paramétrica espontánea descendente de tercer orden (TOSPDC) en materiales con una no-linealidad caracterizada por X(3), en donde se generan ternas de fotones enredados. De manera específica, consideramos la utilización de fibras ópticas ultra-delgadas como el medio no-lineal para el proceso de TOSPDC, en configuraciones en donde el empatamiento de fases se logra mediante el uso de diferentes modos transversales de propagación de la fibra, en particular cuando la luz generada se propaga en el modo fundamental y el bombeo en el primer modo excitado. Este trabajo está enfocado en proponer diseños de fuentes de ternas de fotones TOSPDC con los detalles necesarios, de tal manera que puedan ser implementados de manera experimental. Nuestro trabajo de investigación se enfoca en la descripción teórica del estado de tres fotones y en las características de empatamiento de fases de TOSPDC. Además se hace un análisis de la tasa de emisión de las fuentes propuestas en relación con los parámetros experimentales clave, como lo son la longitud de la fibra, el ancho de banda y la potencia de bombeo para cada una de las fuentes propuestas: casos de generación TOSPDC degenerada en frecuencia y no-degenerada en frecuencia. De manera adicional, se hace un estudio preliminar sobre las condiciones de empatamiento de velocidad de grupo para así lograr un control sobre las propiedades de enredamiento de las ternas de fotones emitidas.