Tecnologías cuánticas guiadas por el momento angular orbital

Esta propuesta se centra en la mejora de las tecnologías cuánticas impulsadas por el uso del Momento Angular Orbital (QTOAM), nuestro recurso fundamental que permite la escalabilidad del aumento del rendimiento en aplicaciones relativas a los dos elementos angulares de nuestro grupo de investigación: átomos y fotones. QTOAM aborda cuestiones novedosas, fundamentales y abiertas en los campos de (i) la Atomtrónica, en relación con el transporte y el almacenamiento de energía; (ii) las Simulaciones Cuánticas de sistemas de materia condensada, especialmente los modelos topológicos no triviales; y (iii) las Comunicaciones Cuánticas de alta dimensión mediante la explotación de las características de los estados de momento angular orbital (OAM) de los átomos ultrafríos atrapados en potenciales de anillo y de la luz cuántica estructurada portadora de OAM. Así pues, QTOAM es un proyecto interdisciplinar con el OAM como recurso común y central. En concreto, uno de nuestros primeros objetivos es comprender el transporte cuántico de átomos ultrafríos y la transferencia de OAM en sistemas de uno o pocos anillos, incluyendo el papel de la estadística cuántica, el decaimiento y transferencia de OAM debido a deslizamientos de fase cuánticos (QPS) y las amplitudes complejas asociadas al efecto túnel que aparecen en sistemas de tres anillos acoplados lado a lado. En este contexto, también llevaremos a cabo la caracterización del entrelazamiento y el mágico (no estabilizabilidad) de los estados OAM en el modelo de Fermi Hubbard y la simulación de estos sistemas con qubits.También tenemos previsto aprovechar las amplitudes complejas asociadas al efecto túnel inducidas en sistemas de átomos ultrafríos portadores de OAM en redes de anillos para estudiar modelos topológicos ampliados y estados topológicos no triviales de pocas partículas. Así mismo, se abordarán las baterías cuánticas con estados OAM para aumentar la potencia de salida extraíble. En el contexto de las Comunicaciones Cuánticas con luz estructurada, nuestro propósito es doble. Por un lado, pretendemos demostrar la primera implementación de una distribución de entrelazamiento multidimensional basada en OAM utilizando la red de fibra óptica convencional. Por otro lado, QTOAM pretende mejorar la capacidad del canal cuántico y la resistencia al ruido que permite la codificación OAM de alta dimensión y demostrar experimentalmente la ventaja cuántica en protocolos de certificación. En resumen, QTOAM aspira a contribuir significativamente al avance de las tecnologías cuánticas, tendiendo un puente entre la investigación fundamental y las aplicaciones prácticas. Al abordar cuestiones abiertas en Atomtrónica, Sistemas Topológicos y Comunicación Cuántica de alta dimensión, el proyecto ampliará las fronteras tecnológicas del estado del arte, generando conocimientos científicos que se transferirán a la comunidad académica y a la sociedad en general.