Si le gritas a alguien al otro lado de tu jardín, el sonido viaja en el bullicioso movimiento de las moléculas de aire. Pero en distancias largas, su voz necesita ayuda para llegar a su destino:ayuda proporcionada por un teléfono o Internet. Los átomos no gritan pero pueden compartir información a través de la luz. Y también necesitan ayuda para conectarse a largas distancias.

Ahora, Los investigadores del Joint Quantum Institute (JQI) han demostrado que las nanofibras pueden proporcionar un vínculo entre átomos remotos, sirviendo como un puente de luz entre ellos. Su investigación, que se realizó en colaboración con el Laboratorio de Investigación del Ejército y la Universidad Nacional Autónoma de México, fue publicado la semana pasada en Comunicaciones de la naturaleza . La nueva técnica podría eventualmente proporcionar canales de comunicación seguros entre átomos distantes, moléculas o incluso puntos cuánticos.

Un átomo excitado, es decir, uno con algo de energía extra:emite luz cuando pierde energía. Por lo general, los átomos escupen esta luz en direcciones aleatorias y en diferentes momentos. Pero este proceso aleatorio se puede domesticar si los átomos excitados se agrupan muy juntos. En ese caso, los átomos pueden sincronizar sus emisiones de luz, como los aplausos rítmicos de una audiencia agradecida. Sin embargo, este efecto de sincronización, que es causado por la luz de diferentes átomos que se unen, no llega muy lejos porque la fuerza de la luz se debilita drásticamente en distancias cortas. Si bien su vecino puede escucharlo gritar a varios metros, los átomos deben estar muy cerca para interactuar entre sí, por lo general más cerca de una micra, que es cien veces más pequeño que el ancho de un cabello humano.

Ahora, Los físicos han ampliado el rango en el que los átomos pueden sincronizar su emisión de luz mediante el uso de una nanofibra óptica. En un experimento los investigadores sumergen una nanofibra en una nube de átomos de rubidio fríos y excitan los átomos con un rayo láser. A medida que los átomos de la nube se mueven, a veces se acercan mucho a la fibra. Si un átomo emite luz cerca de la fibra, el hilo de vidrio puede capturar la luz y conducirla a otro átomo, incluso si los átomos están muy separados.

El equipo observó un grupo de átomos que emitían pulsos de luz a velocidades diferentes a las normales, Yoes desincronizados:una de las características de estas interacciones de largo alcance. El efecto persistió incluso cuando los físicos dividieron la nube atómica en dos para que los átomos en nubes separadas solo pudieran conectarse a través de la fibra. y no a través de otros átomos en la nube.

Los átomos de este experimento solo están separados por distancias de unos pocos trozos de papel, pero los autores dicen que deberían ser factibles distancias más largas, metros o incluso kilómetros. "Hemos demostrado que las nanofibras ópticas son excelentes para conectar átomos que están bastante separados, si los átomos fueran del tamaño de una persona, sería una distancia de más de 300 kilómetros, "dice Pablo Solano, el autor principal del artículo y ex estudiante de posgrado de JQI. "La pregunta ahora no es si los átomos interactúan, pero hasta dónde podemos llevar sus conexiones mediadas por fibra óptica ". En la escala de los átomos, incluso unos pocos metros es una distancia enorme. Pero los autores dicen que una combinación de nanofibras ópticas y fibra óptica normal, tecnologías ya implementadas durante mucho tiempo llamadas telefónicas a distancia, TV por cable e Internet:podrían ampliar aún más el alcance de estas conexiones atómicas.