La luz se puede dirigir en diferentes direcciones, generalmente también en la misma dirección. Físicos de la Universidad de Bonn y la Universidad de Colonia, sin embargo, han logrado crear una nueva calle de un solo sentido para la luz. Enfrían los fotones a un Bose-Condensado de Einstein, que hace que la luz se acumule en "valles" ópticos de los que ya no puede regresar. Los resultados de la investigación básica también podrían ser de interés para la comunicación cuántica del futuro.
Un haz de luz generalmente se divide al dirigirse a un espejo parcialmente reflectante: parte de la luz luego se refleja para crear la imagen del espejo. El resto pasa a través del espejo ". Sin embargo, este proceso puede darse la vuelta si el experimentola configuración se invierte ", dice el profesor Dr. Martin Weitz, del Instituto de Física Aplicada de la Universidad de Bonn. Si la luz reflejada y la parte de la luz que pasa a través del espejo se envían en la dirección opuesta, la luz originalhaz puede ser reconstruido.
El físico investiga estados de luz cuánticos ópticos exóticos. Junto con su equipo y el Prof. Dr. Achim Rosch del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Colonia, Weitz estaba buscando un nuevo método para generar calles ópticas unidireccionales medianteenfriar las partículas de luz fotones: como resultado de la menor energía de los fotones, la luz debería acumularse en varios valles y, por lo tanto, dividirse irreversiblemente. Los físicos utilizaron un condensado de Bose-Einstein hecho de fotones para este propósito, con el cual Weitzse hizo un nombre en 2010 porque fue el primero en crear un "súper fotón".
Se lanza un haz de luz de un lado a otro entre dos espejos. Durante este proceso, los fotones chocan con las moléculas de tinte ubicadas entre las superficies reflectantes. Las moléculas de tinte "tragan" los fotones y luego los escupen nuevamente ". Los fotones adquierenla temperatura de la solución de tinte ", dice Weitz." En el transcurso de esto, se enfrían a temperatura ambiente sin perderse ".
Al irradiar la solución de tinte con un láser, los físicos aumentan la cantidad de fotones entre los espejos. La fuerte concentración de las partículas de luz combinadas con el enfriamiento simultáneo hace que los fotones individuales se fusionen para formar un "súper fotón", también conocido comoCondensado de Bose-Einstein.
Dos valles ópticos "atrapan" la luz
El experimento actual del equipo de físicos de Bonn y Colonia funcionó de acuerdo con este principio. Sin embargo, uno de los dos espejos no era completamente plano, sino que tenía dos pequeños valles ópticos. Cuando el haz de luz entra en una de las muescas,la distancia, y por lo tanto la longitud de onda, se hace un poco más larga. Los fotones tienen una energía más baja. Estas partículas de luz son "enfriadas" por las moléculas de tinte y luego pasan a un estado de baja energía en los valles.
Sin embargo, los fotones en las muescas no se comportan como canicas que ruedan sobre una lámina corrugada. Las canicas ruedan hacia los valles de la lámina corrugada y permanecen allí, separadas por los "picos". "En nuestro experimento, los dos valles son tanmuy cerca de que ocurre un acoplamiento de túnel ", informa el autor principal Christian Kurtscheid del equipo de Weitz. Por lo tanto, ya no es posible determinar qué fotones están en qué valle". Los fotones se mantienen en los dos valles y entran en el estado de energía más bajo deel sistema ", explica Weitz." Esto divide irreversiblemente la luz como si estuviera pasando por una intersección al final de una calle de sentido único, mientras que las ondas de luz permanecen cerradas en diferentes muescas ".
Los científicos esperan que esta disposición experimental permita producir estados cuánticos aún más complejos que permitan la generación de estados de partículas múltiples fotónicas entrelazadas. "Quizás las computadoras cuánticas algún día puedan usar este método para comunicarse entre sí y formar untipo de Internet cuántico ", dice Weitz con una visión hacia el futuro.
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Materiales proporcionados por Universidad de Bonn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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