Optomeccanica e momento angolare orbitale
L’interazione tra i modi del campo elettromagnetico e i modi vibrazionali di un oggetto meccanico genera una vasta varietà di effetti che sono esplorati dall’optomeccanica classica e quantistica. In regime quantistico i sistemi optomeccanici permettono di accedere al comportamento quantistico su scale mesoscopiche, aprendo la strada alla manipolazione dello stato quantistico di un oggetto “macroscopico”. Nella maggior parte delle configurazioni i “modi ottici” e i modi meccanici interagiscono tramite lo scambio di momento lineare. Ma è possibile sfruttare la proprietà della luce di trasferire momento angolare alla materia. Se pensiamo al pioneristico esperimento di Beth, la parte di spin del momento angolare del fotone fu coinvolta nella manipolazione di un oggetto macroscopico, in seguito Allen et al. Nel 1992 dimostrarono la possibilità di osservare una torsione prodotta anche dalla componente orbitale del momento angolare del fotone. Il momento angolare orbitale (OAM) è codificato nel profilo spaziale trasverso del fascio e a differenza dello spin, può in principio avere infiniti valori, lћ, con l numero intero e ћ è la costante di Planck diviso 2π. Questa caratteristica ha attratto grande interesse nel campo dell’informazione e della comunicazione quantistica. E’ infatti possibile trasferire una grande quantità di informazione tra differenti nodi di un network quantistico sfruttando “flying qudits” che trasportano OAM in uno spazio di Hilbert multi-dimensionale. H. Shi and M. Bhattacharya hanno analizzato la possibilità di realizzare una memoria di fotoni con OAM. Noi proponiamo di sfruttare l’accoppiamento tra microrisonatori meccanici a bassa dissipazione e fasci con OAM. I modi meccanici torsionali si accoppieranno con i modi OAM conservando e trasferendo l’informazione codificata nell’OAM con alta fidelity.
fig.1