MADRID, 3 Nov. (@CIENCIAPLUS) -
Las ondas de luz no interactúan unas con otras. El acoplamiento de unos fotones con otros sólo es posible con la ayuda de materiales especiales y luz muy intensa. Ahora, unos científicos de la Universidad Tecnológica de Viena (TU Wien) han creado el acoplamiento más fuerte posible de los dos fotones, gracias a la fibra de vidrio y "con la menor intensidad de luz posible". Se trata de un logro importante para la óptica cuántica.
Dos fotones en el espacio libre no interactúan. Las ondas de luz pueden pasar unas a través de las otras sin tener ninguna influencia entre ellas en absoluto. Para muchas aplicaciones en la tecnología cuántica, sin embargo, es crucial la interacción entre fotones. Es un requisito previo indispensable para la transmisión de información a través de los canales cuánticos de prueba o para la construcción de lógicas regulaciones ópticas.
Hasta ahora, con el fin de que la luz interactuase con la luz, otros estudios han estado utilizando los llamados medios de comunicación no lineales. La luz tiene un efecto sobre las propiedades de estos materiales, y el material a su vez influye en la luz, lo que conduce a un acoplamiento indirecto entre los fotones. Esta técnica, sin embargo, sólo se puede destinar a fuertes intensidades de luz, cuando está involucrado un gran número de fotones.
El nuevo sistema creado, publicado en 'Nature Photonics', crea una unión tan fuerte entre dos fotones que su fase cambia 180 grados. "Es como un péndulo, que en realidad debería oscilar hacia la izquierda, pero debido al acoplamiento de un segundo péndulo, oscila hacia la derecha. No puede haber un cambio más extremo en la oscilación del péndulo", ha señalado el autor principal del trabajo Arno Rauschenbeutel.
Para que esto sea posible, el fotón tiene que ser enviado en un viaje improbable. Una fibra de vidrio ultra-delgada se acopla a un pequeño resonador de luz con forma de cuello de botella, de modo que ésta pueda entrar en el resonador, moverse en círculos y volver a la fibra de vidrio. Este desvío a través del resonador es la que provoca que la fase del fotón de invierta: Aparece una cresta de onda donde se habría esperado una caída.
Sin embargo, cuando un solo átomo de rubidio está acoplado al resonador, el sistema cambia dramáticamente. Debido a la presencia del átomo, casi ninguna luz más entra en el resonador y la fase de oscilación del fotón no se puede invertir.
DOS FOTONES A LA VEZ
Las cosas cambian cuando dos fotones llegan al mismo tiempo. "El átomo es tan absorbente que puede saturarse", ha apuntado Rauschenbeutel. "Un fotón es absorbido por el átomo en un periodo corto tiempo y luego se libera en el resonador. Durante ese tiempo, no puede absorber ningún otro fotón. Si dos fotones llegan simultáneamente, sólo uno puede ser absorbido, mientras que el otro todavía puede ser desplazado en fase", ha explicado.
Desde el punto de vista de la mecánica cuántica, no hay diferencia entre los dos fotones. Ellos sólo pueden entenderse como un objeto similar a una onda conjunta, que se encuentra en el resonador y en la fibra de vidrio al mismo tiempo. Los fotones son indistinguibles. Nadie puede decir cuál de ellos está siendo absorbido y cuál uno ha pasado.
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