Líneas de Investigación
"DESDE EL INICIO DE MI CARRERA ACADÉMICA, HE CENTRADO MIS ESFUERZOS EN EXPLORAR Y EXPANDIR LOS LÍMITES DE LA ÓPTICA CUÁNTICA, TANTO EN EL ÁMBITO EXPERIMENTAL COMO TEÓRICO. MI TRAYECTORIA COMENZÓ EN EL EQUIPO LIDERADO POR EL PROFESOR SERGE HAROCHE EN FRANCIA, DONDE DURANTE MI DOCTORADO TRABAJÉ EN EL EXPERIMENTO DE ÁTOMOS DE RYDBERG EN UN CHIP SUPERCONDUCTOR. ESTE PROYECTO FUE FUNDAMENTAL PARA ESTABLECER LAS CONDICIONES ÓPTIMAS PARA REALIZAR FÍSICA DE ÁTOMOS DE RYDBERG EN CHIPS Y DEMOSTRÓ QUE LOS CHIPS SUPERCONDUCTORES SON UN ENTORNO VIABLE PARA LA COHERENCIA CUÁNTICA, UN RESULTADO IMPORTANTE QUE SENTÓ LAS BASES PARA VARIOS EXPERIMENTOS CON ÁTOMOS DE RYDBERG.
Durante mi doctorado en Paris logramos publicar dos trabajos experimentales, que hoy, en conjunto, tienen más de 170 citas (fuente: Google Scholar). La experiencia en el Laboratorie Kastler Brossel fue una piedra angular en mi formación como física experimental. Es la experiencia más amplia que he tenido en óptica cuántica, donde aprendí todo lo básico para cualquier experimento que involucra átomos y láseres (los dos ingredientes esenciales en óptica cuántica).
Simultáneamente, bajo la supervisión del Dr. Carlos Saavedra en Chile, desarrollé un esquema teórico para la generación eficiente de superposiciones cuánticas, comúnmente conocidas como "Gatos de Schrodinger", dentro de una cavidad. Este trabajo destacó por su eficiencia comparada con métodos tradicionales, y fortaleció mi capacidad para integrar y liderar investigaciones paralelas en diferentes contextos, mostrando mi habilidad para abordar desafíos complejos desde múltiples perspectivas, incluyendo el trabajo teórico y simulaciones fuertes. Gran parte de los trabajos que he desarrollado y liderado, desde mi contratación en la Universidad de Chile, han sido fruto de las habilidades que aprendí en este tiempo."
"Si bien, desde que me fui de Chile con una beca Marie Curie Fellow, siempre quise volver al país y retribuir con mis aprendizajes. Sin embargo, durante mi estadía en Paris entendí que era imposible volver a hacer átomos fríos directamente por los altos costos involucrados. El presupuesto del que se disponía en Paris para cada experimento/laboratorio era por lo menos 10 veces superior a lo que entrega un Fondecyt Regular en Chile. Teniendo eso en mente, y convencida de querer volver y hacer física cuántica experimental en Chile, decidí tomar una decisión estratégica en mi primer postdoctorado en el Joint Quantum Institute. University of Maryland - NIST, Estados Unidos (2015-2017).
En el JQI tuve la oportunidad de trabajar en la generación de luz cuántica comprimida y explorar sus propiedades de entrelazamiento, así como sus aplicaciones en metrología cuántica. Fue en este contexto donde propusimos un interferómetro cuántico capaz de superar el límite cuántico estándar, incluso en presencia de pérdidas, lo cual representó un avance significativo en el campo de la óptica no lineal (en vez de separadores de haces lineales usamos celdas de Rubidio como medio no lineal para generar la luz cuántica). El trabajo fue innovador, ya que propusimos un interferómetro truncado, donde la interferencia la conseguimos electrónicamente, sin necesidad de una segunda estación de recombinación (como en un interferómetro normal). Este trabajo actualmente es mi artículo más citado, con un total a la fecha de 147 citas según Google Scholar a la fecha. La experiencia en EEUU consolida lo que buscaba: aprender a hacer experimentos con luz cuántica usando atomos calientes (temperatura ambiente) mucho más económicos que en la física de atomos fríos. Es así como hoy en la Universidad de Chile tenemos ya un setup experimental, capaz de generar luz cuántica comprimida de dos modos con -4dB, algo sin precedentes en Chile."
"Tras completar siete años de especialización en el extranjero, decidí regresar a Chile para aportar al desarrollo y comencé un segundo posdoctorado (2017-2018) en el grupo de redes fotónicas, donde me integré a proyectos sobre propagación de luz clásica en guías de onda o cristales fotorrefractivos, y su localización en arreglos tipo grafeno. Además, comencé a indagar sobre el cambio de sujeto de estudio en estos sistemas: en vez de usar la luz clásica como observable de características de los arreglos, me pregunté cómo estos arreglos podrán modificar y manipular luz con propiedades cuánticas. Esta etapa fue crucial para comenzar mi independencia científica, al proponer un proyecto postdoctoral financiado por Fondecyt sin precedentes en Chile, diferente a la línea de investigación canónica de mi supervisor y comenzar así a posicionarme como una figura de relevancia en la investigación cuántica experimental y teórica en nuestro país.
A fines del 2017 fui galardonada con el Premios L'OREAL UNESCO for Women in Science Chile, lo que contribuyó muy positivamente a la visualización de mis aportes a la ciencia, así como también mis expectativas de divulgación de la misma. El mismo afio también fui reconocida como una de las Lideres del Sur, dado que gran parte de mi vida se desarrolló en Concepción.
En 2018, fui contratada como profesora asistente en la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile, y desde entonces, he encabezado el área de óptica cuántica experimental y teórica. Mi línea de investigación actual es la Ingeniería de estados cuánticos, que básicamente se resume en cómo proponer, tanto en teoría como en el laboratorio, sistemas de óptica cuántica que permitan manipular y alcanzar estadios específicos de la luz cuántica a voluntad. Esto lo desarrollamos en tres aristas: 1) generación de estados no gaussianos, 2) generación de estados gaussianos (luz comprimida de dos modos), y 3) propagación de estos estados en espacio libre y en arreglos o cristales con o sin topología. En la siguiente figura presento un resumen de esto.
La idea central es la siguiente: tomamos un estado clásico de luz (un estado coherente, por ejemplo, que es la salida canónica de un láser) y lo transformamos por algún proceso no lineal en luz cuántica. Luego, podemos o bien manipular el proceso mismo o enviar los estados a otra plataforma para su manipulación e ingeniería. El objetivo para nosotros como equipo es "explorar el potencial de estos estados en metrología cuántica, pero pueden ser usados para otras aristas como comunicaciones cuánticas y computación e información cuántica."
"Quiero destacar que en cada una de las aristas mencionadas anteriormente ya tenemos resultados importantes (disponibles en la sección 8.3). Muestro acá dos trabajos que pienso marcan el comienzo tangible de independencia académica: - Deterministic Generation of Large Fock States. M. Uría, P. Solano, and C. Hermann-Avigliano. Phys. Rev. Lett. 125, 093ó03 - 2020. Este trabajo tuvo un alto impacto en la comunidad de óptica cuántica, ya que resuelve un problema importante: cómo generar estados de Fock grandes y de forma determinista. Fue un trabajo que lidere a comienzos de mi contratación, donde participó M.U., actualmente estudiante de Doctorado y P.S en ese entonces postdoctorante en el MIT. - Manipulation of multimode squeezing in a coupled waveguide array. S. Rojas-Rojas, E. Barriga, C. Mufioz, P. Solano, and C. Hermann-Avigliano Phys. Rev. A 100, 023841 - 2019.
Este trabajo fue uno de los primeros que dirigi. Participaron dos estudiantes de pregrado (E. B. y C.M.) y dos postdoctorantes (S.R y P.S.). Mostramos cómo un sistema de dímeros y trímeros son equivalentes a un separador de haces variable, y cómo el sistema genera entrelazamiento maximal entre 2 y 3 guías de onda o puertos.
Para financiar mi línea de investigación y sus aristas he obtenido múltiples fondos de investigación, incluyendo un PAI de inserción a la academia ANID, un Fondecyt Iniciación, un Fondecyt Regular y mi integración como Investigadora Asociada del Instituto Milenio de Investigación en Óptica. Todos estos proyectos en conjunto me han permitido montar el experimento y liderar proyectos de forma autónoma, consolidado un equipo de investigación teórico y experimental. Cada uno de estos logros ha sido un paso mas hacia la construcción de un perfil investigativo robusto y diversificado, en el que he integrado conocimientos adquiridos internacional y nacionalmente, fortaleciendo la posición de la óptica cuántica como una disciplina central dentro de la ciencia chilena.
Mi objetivo sigue siendo establecer un grupo de investigación que empuje el horizonte de conocimiento global en óptica cuántica, que fortalezca la formación de nuevos científicos y científicas, y proponer aristas donde existan posibilidades de transferencia tecnológica en óptica y óptica cuántica. En esa línea, en 2024 el Ministerio de Ciencia, Tecnología, Conocimiento e Innovación y el Ministerio del Interior del Gobierno de Chile me invitó a formar parte de la Comisión Asesora de Tecnologías Cuánticas.
Quiero terminar mencionando que actualmente, financiado por MIRO, por el DFI y la FCFM, está en construcción el nuevo laboratorio de óptica cuántica de la Universidad de Chile, Amazing quantum. El nombre refleja mi visión del área y cómo la cuántica invita a maravillarse, no solo a investigadores, sino que también al público general."
