Un equipo internacional de físicos, han logrado manipular ‘luz cuántica’ al hacer interactuar las partículas conocidas como fotones, que son responsables de las emisiones de luz.
La forma intrigante en que la luz interactúa con la materia, cautiva a los científicos y la imaginación humana, tanto por su belleza teórica como por las poderosas aplicaciones prácticas en áreas como la computación cuántica y las mediciones superprecisas de la metrología.
Interacción de la luz
Albert Einstein sentó las bases para las emisiones de luz estimulada en 1916, en la que se pueden observar un gran número de fotones que más tarde se usaron para desarrollar lo que ahora conocemos como LÁSER. Pero si bien los científicos han podido evolucionar la tecnología de emisiones de fuentes de luz tan potentes como estos dispositivos, la manipulación de la interacción entre fotones sigue sin explorarse.
Precisamente el uso de tecnologías basadas en el pensamiento de Einstein ha derivado no sólo en los LÁSER, sino en un tipo de comunicación a través de fibras ópticas que tienen una enorme ventaja; las partículas encargadas de la luz, los fotones, no interactúan fácilmente entre sí. De esta manera se crea una transferencia de información casi sin distorsiones a la velocidad de la luz.
Sin embargo, a veces se busca que la luz interactúe y aquí es donde las cosas se complican, pues hasta ahora no se había logrado crear una interacción entre fotones en laboratorio.
La ‘luz cuántica’ es hito muy prometedor
Por primera vez, investigadores de la Universidades de Sydney y la Universidad de Basilea, en Suiza, han demostrado la capacidad de manipular e identificar pequeñas cantidades de fotones que interactúan con una alta correlación. Un logro sin precedentes que abre una ventana importante para aplicaciones en computación cuántica.
El equipo de físicos dispararon un fotón solitario y un par de fotones unidos en un punto cuántico, un tipo de átomo creado artificialmente. Lograron medir el retraso de tiempo directo entre el fotón por sí solo y los que estaban entrelazados cuanticamente.
“El dispositivo que construimos indujo interacciones tan fuertes entre los fotones que pudimos observar la diferencia entre un fotón que interactúa con él en comparación con dos”, dice la física Natasha Tomm, coautora principal, de la Universidad de Basilea.
Para crear el átomo artificial compuesto por dos fotones unidos cuanticamente, el equipo utilizó la emisión estimulada descrita por Albert Einstein y así, crear ‘luz cuántica’. “Al demostrar que podemos identificar y manipular estados unidos a fotones, hemos dado un primer paso vital para aprovechar la luz cuántica para un uso práctico”, dice Sahand Mahmoodian, coautor de la investigación.
Las aplicaciones de la ‘luz cuántica’ son realmente prometedores, pues facilitarían la creación de dispositivos más eficientes que proporcionen estados ligados a fotones. Desde la biología hasta la fabricación avanzada y el procesamiento de información cuántica serían posibles con la manipulación de los fotones.
Referencias: Tomm, N., Mahmoodian, S., Antoniadis, N.O. et al. Photon bound state dynamics from a single artificial atom. Nat. Phys. (2023). DOI.
