Supongamos que le permitieron vendar los ojos a la estrella del fútbol alemán Timo Werner y girarlo sobre su propio eje varias veces. Luego le pediría que disparara a ciegas. Sería extremadamente improbable que esto diera en el blanco.
Con un truco, los físicos de Bonn, sin embargo, lograron lograr una tasa de puntuación del 90 por ciento en una situación similar. Sin embargo, su jugador era casi 10 mil millones de veces más pequeño que el delantero estrella alemán, y mucho menos predecible.
Era un átomo de rubidio que los investigadores habían irradiado con luz láser. El átomo había absorbido energía de radiación y había entrado en un estado excitado. Esto tiene una vida útil definida. El átomo posteriormente libera la energía absorbida emitiendo una partícula de luz: unafotón.
La dirección en la que vuela este fotón es pura coincidencia. Sin embargo, esto cambia cuando el rubidio se coloca entre dos espejos paralelos, porque entonces el átomo prefiere disparar a uno de los espejos. En el ejemplo de Timo Werner, seríacomo si el gol atrajera mágicamente la pelota.
Este fenómeno se llama efecto Purcell. Su existencia ya se demostró hace varias décadas. "Ahora hemos utilizado el efecto Purcell para la emisión dirigida de fotones por un átomo neutro", explica el Dr. Wolfgang Alt del Instituto deFísica Aplicada en la Universidad de Bonn.
Existe un gran interés en el efecto Purcell, en parte porque hace posible la construcción de los llamados repetidores cuánticos. Estos son necesarios para transmitir información cuántica a largas distancias. Porque, si bien es posible poner un fotón en un determinado cuantoEstado y enviarlo a través de una guía de luz, esto solo se puede hacer a distancias limitadas; para distancias mayores, la señal debe almacenarse en búfer.
Los repetidores transmiten información cuántica
En el repetidor cuántico, el fotón es, por ejemplo, guiado a un átomo que lo traga y, por lo tanto, cambia a otro estado. En respuesta a un pulso de lectura con un rayo láser, el átomo escupe la partícula de luz nuevamente. La información cuántica almacenadaEs retenido.
El fotón emitido ahora debe recolectarse y retroalimentarse en una guía de luz. Pero eso es difícil cuando el fotón se libera en una dirección aleatoria ". Hemos logrado forzar a los fotones en el camino entre los dos espejos usando el efecto Purcell", explica Alt." Ahora hemos hecho que uno de los espejos sea parcialmente transmisivo y le hemos conectado una fibra de vidrio. Esto nos permitió introducir el fotón de manera relativamente eficiente en esta fibra ".
El efecto Purcell también tiene otra ventaja: acorta el tiempo que tarda el átomo de rubidio en almacenar y liberar la información cuántica. Esta ganancia de velocidad es extremadamente importante: solo si el repetidor funciona lo suficientemente rápido puede comunicarse con el transmisor delinformación, un llamado punto cuántico. Hoy en día, los puntos cuánticos se consideran la mejor fuente de fotones individuales para la transmisión de información cuántica, que está completamente a salvo de ser interceptada. "Nuestros experimentos están llevando esta importante tecnología futura un paso más allá,"dice Alt.
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Materiales proporcionado por Universidad de Bonn . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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