Los campos de control Ea (t), Eb (t), Ec (t), Ed (t) y Ee (t) inducen la misma respuesta óptica no lineal Y (t) en:sistemas cuánticos cerrados (a) y (b), (c) un sistema cuántico abierto, (d) un sistema clásico cerrado ye) un sistema clásico abierto. En (a) y (b), el sistema es un átomo de hidrógeno inicialmente preparado en el suelo y primeros estados excitados, respectivamente. Eb (t), Ed (t) y Ee (t) se escalan para compararlos con el primer campo E (t) que se aplica a un modelo de un átomo de argón para producir los espectros dipolares inducidos Y (t), que se utiliza para el seguimiento en los casos restantes. Crédito:arXiv:1611.02699 [quant-ph]
(Phys.org) —Un equipo de investigadores de la Universidad de Princeton ha encontrado una manera de hacer que cualquier átomo imite las emisiones de luz de cualquier otro átomo. En su artículo publicado en la revista Cartas de revisión física , el equipo revela cómo descubrieron este truco y sugiere algunas aplicaciones que podrían beneficiarse de su uso.
Los científicos en una variedad de campos miden la luz emitida por los átomos cuando sus electrones se mueven entre niveles de energía para identificar la presencia de un elemento:astrónomos, por ejemplo, puede detectar la presencia de argón en una estrella al notar la firma única de luz que emite. Pero resulta que, en determinadas circunstancias, se puede inducir a los átomos a hacerse pasar por otros átomos. En este esfuerzo, los investigadores encontraron que al manipular la luz que se disparaba a un átomo dado, podrían hacer que el átomo emitiera la firma de cualquier otro átomo.
Podrían causar un átomo de argón, como solo un ejemplo, para emitir la misma longitud de onda de luz que un átomo de hidrógeno dando forma al pulso de luz láser que se disparó al átomo. Más importante, la misma técnica también podría usarse para controlar el estado cuántico del átomo objetivo. Usar la luz para hacer que los átomos hagan cosas no es nuevo, por supuesto; se ha utilizado el control cuántico, por ejemplo, hacer que los productos químicos reaccionen de la manera deseada durante bastante tiempo. Pero el uso de la luz para controlar el estado de un átomo podría proporcionar la base para nuevas aplicaciones:moléculas que emiten diferentes colores, por ejemplo, para distinguirlos en procesos biológicos.
Los investigadores comenzaron con la idea de controlar el estado de un átomo usando luz mediante la construcción de un modelo que demostraba que un solo pulso de luz podría provocar cualquiera de un número infinito de estados atómicos. algunos de los cuales serían ionizados, y cambiando el estado de un átomo de cierta manera, se notó, podría provocar un cambio en la longitud de onda de la luz que emitía. Para calcular qué forma de pulso produciría la longitud de onda deseada, los investigadores utilizaron la ecuación de Schrödinger. Cabe señalar que la idea sigue siendo teórica; los investigadores en realidad no hicieron que ningún átomo imitara a otros, lo que requerirá el trabajo de un equipo experimental.
Coautores del estudio de izquierda a derecha:Renan Cabrera, Herschel Rabitz, Denys Bondar, y Andre Campos Crédito:C. Todd Reichart, Departamento de Química de la Universidad de Princeton
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