Descripción del proyecto
EL SUBPROYECTO 1 SE CENTRA EN TRES RETOS PRINCIPALES QUE CONTRIBUYEN A LOS OBJETIVOS DEL PROYECTO COORDINADO: (I) DESARROLLO DE SENSORES SUPERCONDUCTORES (NANO-SQUID Y NANO-RESONADORES) (II) EL ACOPLO COLECTIVO, O SUPERRADIANCIA, DE NANODEPOSITOS DE QUBITS DE ESPIN A RESONADORES SUPERCONDUCTORES Y (III) LA APLICACION DE ESTADOS MAGNETICOS TOPOLOGICOS A TECNOLOGIAS CUANTICAS, PLANEAMOS ADAPTAR MAGNETOMETROS NANO-SQUID DE ALTA TC PARA OPERAR BAJO EXCITACIONES DE BANDA ANCHA (DESDE DC HASTA GHZ) Y PULSOS MUY CORTOS (HASTA 1 NS), ESTO PERMITIRA ESTUDIAR PROCESOS DE IMANACION MUY RAPIDOS CON LA EXTREMA SENSIBILIDAD, DEL ORDEN DE UNOS POCOS MB, QUE CARACTERIZA A ESTOS SENSORES, NANO-RESONADORES SUPERCONDUCTORES SE FABRICARAN REDUCIENDO EL DIAMETRO DE LA LINEA DE TRANSMISION CENTRAL DE RESONADORES COPLANARES EN CHIP HASTA 30-50 NM, USANDO NANO-LITOGRAFIA DE HAZ DE IONES, ADEMAS, ESTOS DISPOSITIVOS FORMARAN LA BASE PARA LA FABRICACION DE RESONADORES HIBRIDOS, QUE INCORPORARAN UNIONES MOLECULARES DESARROLLADAS COMO PARTE DEL SUBPROYECTO 2 Y QUE PODRIAN DETECTAR ESPINES INDIVIDUALES, EL ACOPLAMIENTO DE NANODEPOSITOS DE N = 10^2-10^8 QUBITS DE ESPIN (PRINCIPALMENTE RADICALES LIBRES) A ESTOS DISPOSITIVOS PERMITIRA ESTUDIAR LA TRANSICION ENTRE EL LIMITE CUANTICO, EL VERDADERO REGIMEN SUPERRADIANTE QUE CORRESPONDE A N MAYOR QUE EL NUMERO N DE FOTONES EN LA CAVIDAD, Y EL LIMITE CLASICO, EQUIVALENTE A LAS CONDICIONES DE UN EXPERIEMNTO DE RESONANCIA PARAMAGNETICA ELECTRONICA, PARA N < N, ASI COMO INVESTIGAR LA COMPETICION ENTRE SUPERRADIANCIA Y CORRELACIONES MAGNETICAS, LA APLICACION DE PULSOS DE MICROONDAS PROPORCIONA UN METODO PARA LA DETERMINACION DE TIEMPOS DE COHERENCIA DE ESPIN EN MUESTRAS NANOSCOPICAS Y CONSTITUYE LA BASE PARA LA GENERACION Y DETERMINACION DE SPIN SQUEEZING EN ESTOS SISTEMAS, TAMBIEN EXPLORAREMOS MUESTRAS DE QUBITS DE ESPIN INTERACCIONANDO CON MULTIPLES RESONADORES, ACOPLADOS INDUCTIVAMENTE A UNA MISMA LINEA DE TRANSMISION EN UN CHIP, ESTO PERMITE REALIZAR ESPECTROSCOPIA MAGNETICA SOBRE DIVERSAS MUESTRAS EN UN SOLO EXPERIMENTO E INVESTIGAR LA POSIBILIDAD DE ACTIVAR Y DESACTIVAR INTERACCIONES EFECTIVAS ENTRE DIFERENTES CONJUNTOS DE ESPINES MEDIADAS POR EL CIRCUITO, ADEMAS DE SU INTERES CIENTIFICO, ESTOS ESTUDIOS PROPORCIONAN PRUEBAS DE CONCEPTO PARA LOS PROTOCOLOS ELEMENTALES (CONTROL COHERENTE, LECTURA Y COMUNICACION CUANTICA ENTRE QUBITS DISTANTES) DE UN ESQUEMA HIBRIDO DE COMPUTACION CUANTICA, TAMBIEN EXPLORAMOS VORTICES Y SKYRMIONES INDIVIDUALES EN NANO-DISCOS MAGNETICOS MEDIANTE EL USO DE SENSORES NANO-SQUID, USAMOS ESPECTROSCOPIA DE BANDA ANCHA, MEDIANTE LOS NANO-SQUIDS Y TAMBIEN GUIAS DE ONDAS COPLANARES SUPERCONDUCTORAS, PARA DETERMINAR LOS NIVELES DE ENERGIA DE ESTOS ESTADOS TOPOLOGICOS Y ESTUDIAR COMO SE PUEDEN MODIFICAR, POR EJEMPLO A TRAVES DEL DISEÑO ADECUADO DE LAS DIMENSIONES DE LAS NANOPARTICULAS, PARA CREAR UN SISTEMA DE DOS NIVELES QUE PUEDA CODIFICAR UN QUBIT, TAMBIEN MEDIMOS LA DINAMICA (POR EJEMPLO, LA INVERSION DE POLARIZACION MAGNETICA) DE ESTOS ESTADOS TOPOLOGICOS BAJO DIVERSAS EXCITACIONES (SEÑALES CONTINUAS DE BANDA ANCHA O PULSOS), FINALMENTE, INTRODUCIMOS, POR PRIMERA VEZ, ESTOS SISTEMAS EN EL AMBITO DE LA ELECTRODINAMICA CUANTICA DE CIRCUITOS, AL INVESTIGAR LA POSIBILIDAD DE ACOPLARLOS DE MANERA COHERENTE A FOTONES DE MICROONDAS QUE SE PROPAGAN A TRAVES DE RESONADORES SUPERCONDUCTORES, TECNOLOGÍAS CUÁNTICAS\SENSORES SUPERCONDUCTORES\QUBITS DE ESPÍN\NANO-SQUIDS\RESONADORES COPLANARES\MOLÉCULAS MAGNÉTICAS\VÓRTICES MAGNÉTICOS\SKYRMIONES\UNIONES MOLECULARES\ESPINTRÓNICA MOLECULAR