En 1937, el físico estadounidense Isidor Rabi introdujo un modelo simple para describir cómo los átomos emiten y absorben partículas de luz. Hasta ahora, este modelo aún no había sido completamente explicado. En un artículo reciente, los físicos han utilizado por primera vez un exactotécnica numérica: la técnica cuántica de Monte Carlo, que fue diseñada para explicar el fenómeno de absorción y emisión de fotones. Estos hallazgos se publicaron recientemente en EPJ D por el Dr. Flottat del Instituto No Lineal Niza -Sophia Antipolis INLN en Francia y colegas. Confirman los resultados anteriores obtenidos con métodos de simulación aproximados.
Según el modelo Rabi, cuando un átomo interactúa con la luz en una cavidad y alcanzan un estado de equilibrio, el átomo se "viste" con fotones. Debido a que esto tiene lugar en la escala cuántica, el sistema es, de hecho,, una superposición de diferentes estados, el átomo excitado y no excitado, con diferentes números de fotones.
En el estudio, el equipo adaptó un algoritmo cuántico de Montecarlo para abordar este caso especial. Crearon una versión novedosa del algoritmo existente, una que explica el número fluctuante de fotones. Esto permitió estudiar átomos vestidos cona 20 fotones cada uno. Ningún otro método de simulación exacto existente, incluidos los enfoques exactos de diagonalización y el grupo de renormalización de la matriz de densidad, puede tener en cuenta estos efectos.
Los autores encontraron que existen consecuencias dramáticas a escala cuántica para sistemas de átomos de luz fuertemente acoplados. Mostraron que es esencial tener en cuenta los efectos resultantes del número de excitaciones que no se conservan, porque el acoplamiento átomo-fotón eslo suficientemente sustancial como para que estos efectos importen. Por ejemplo, en un experimento convencional de acoplamiento de un átomo de luz en una cavidad macroscópica, el acoplamiento es tan pequeño que, en promedio, un átomo está revestido con mucho menos de un fotón.aumentado por un factor de, digamos, diez mil, los físicos han observado estados vestidos con decenas de fotones por átomo.
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