Todas las fuentes de luz funcionan absorbiendo energía, por ejemplo, de una corriente eléctrica, y emiten energía como luz. Pero la energía también se puede perder como calor y, por lo tanto, es importante que las fuentes de luz emitan la luz tan rápido como sea posible.posible, antes de que la energía se pierda como calor. Las fuentes de luz súper rápidas se pueden usar, por ejemplo, en luces láser, luces LED y en fuentes de luz de fotón único para la tecnología cuántica. Nuevos resultados de investigación del Instituto Niels Bohr muestran que las fuentes de luz puedense hará mucho más rápido usando un principio que fue predicho teóricamente en 1954. Los resultados se publican en la revista científica, Cartas de revisión física .
Los investigadores del Instituto Niels Bohr están trabajando con puntos cuánticos, que son una especie de átomo artificial que puede incorporarse en chips ópticos. En un punto cuántico, un electrón puede excitarse es decir, saltar, por ejemplo, al brillaruna luz con un láser y el electrón deja un "agujero". Cuanto más fuerte sea la interacción entre la luz y la materia, más rápido el electrón se desintegra en el agujero y más rápido se emite la luz.
Pero la interacción entre la luz y la materia es naturalmente muy débil y hace que las fuentes de luz sean muy lentas para emitir luz y esto puede reducir la eficiencia energética. Ya en 1954, el físico Robert Dicke predijo que la interacción entre la luz y la materia podría aumentaral tener una cantidad de átomos que 'comparten' el estado excitado en una superposición cuántica
aceleración cuántica
Demostrar este efecto ha sido un desafío hasta ahora porque los átomos se unen tanto que chocan entre sí o están tan separados que la velocidad cuántica no funciona. Los investigadores del Instituto Niels Bohr ahora finalmente han demostrado queefecto experimental, pero en un sistema físico completamente diferente al que Dicke tenía en mente. Han demostrado esta supuesta superradiancia para fotones emitidos desde un único punto cuántico.
"Hemos desarrollado un punto cuántico para que se comporte como si estuviera compuesto por cinco puntos cuánticos, lo que significa que la luz es cinco veces más fuerte. Esto se debe a la atracción entre el electrón y el agujero. Pero lo que es especiales que el punto cuántico aún solo emite un solo fotón a la vez. Es una fuente sobresaliente de fotón único ", dice Søren Stobbe, quien es profesor asociado en el grupo de investigación de Fotónica Cuántica en el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague.y dirigió el proyecto. El experimento se llevó a cabo en colaboración con el grupo de investigación del profesor David Ritchie en la Universidad de Cambridge, que ha realizado los puntos cuánticos.
Petru Tighineanu, un postdoc en el grupo de investigación Quantum Photonics en el Instituto Niels Bohr, ha llevado a cabo los experimentos y explica el efecto como tal, que los átomos son muy pequeños y la luz es muy 'grande' debido a su longitud de onda larga, por lo que la luz casi no puede "ver" los átomos, como un camión que circula por una carretera y no nota un guijarro pequeño. Pero si muchos guijarros se convierten en una piedra más grande, el camión podrá registrarlo y luego ella interacción se vuelve mucho más dramática. De la misma manera, la luz interactúa mucho más fuertemente con el punto cuántico si el punto cuántico contiene el estado cuántico superradiante especial, lo que hace que se vea mucho más grande.
Incremento de la interacción de la materia luminosa
"El aumento de la interacción de la luz y la materia hace que los puntos cuánticos sean más robustos con respecto a las perturbaciones que se encuentran en todos los materiales, por ejemplo, oscilaciones acústicas. Ayuda a hacer que los fotones sean más uniformes y es importante en cuanto al tamaño que puede construirfuturas computadoras cuánticas ", dice Søren Stobbe.
Agrega que en realidad es la temperatura, que está solo unos pocos grados por encima del cero absoluto, lo que limita la rapidez con que las emisiones de luz pueden permanecer en sus experimentos actuales. A largo plazo, estudiarán los puntos cuánticos a temperaturas aún más bajas, donde los efectos podrían ser muy dramáticos.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Copenhague - Instituto Niels Bohr . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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