Las ondas de sonido acústicas de luz y alta frecuencia en una pequeña estructura de vidrio pueden acoplarse fuertemente entre sí y realizar una danza al paso.

Un equipo de investigadores del Imperial College London, la Universidad de Oxford, y el Laboratorio Nacional de Física han logrado experimentalmente un objetivo de larga data de demostrar el llamado "régimen de acoplamiento fuerte" entre la luz y las vibraciones acústicas de alta frecuencia.

La investigación del equipo tendrá un impacto en el procesamiento de información clásica y cuántica e incluso probará la mecánica cuántica a gran escala. Los detalles de su investigación se publican hoy en la prestigiosa revista Optica .

Un elemento central de la investigación del equipo son las 'resonancias en modo galería susurrante', en las que la luz rebota muchas veces alrededor de la superficie de una pequeña estructura de vidrio redonda que se muestra en la figura de arriba.

Este fenómeno lleva el nombre de un efecto que se observó en la catedral de San Pablo en el siglo XIX, donde uno podía susurrar a lo largo de la pared del edificio de la galería redonda y ser escuchado desde el otro lado.

"Es fascinante que estos resonadores de anillo de vidrio puedan almacenar cantidades excesivas de luz, que pueden "sacudir" las moléculas del material y generar ondas acústicas, ", dijo el coautor del proyecto, el Dr. Pascal Del'Haye, del Laboratorio Nacional de Física.

A medida que la luz circula alrededor de la circunferencia de la estructura de vidrio, interactúa con una vibración acústica de 11 GHz que hace que la luz se disperse en la dirección inversa. Esta interacción permite que la energía se intercambie entre la luz y el sonido a cierta velocidad. Sin embargo, tanto los campos de luz como los de sonido se deteriorarán debido a procesos similares a la fricción, impidiendo que los dos bailen al paso.

El equipo superó este desafío utilizando dos resonancias de modo de galería susurrante y logró una tasa de acoplamiento que es mayor que estos procesos similares a la fricción. permitiendo observar las firmas de la danza luz-sonido.

Autor principal del proyecto, Georg Enzian en la Universidad de Oxford, dijo:"Lograr este régimen de fuerte acoplamiento fue un momento emocionante para nosotros". Profesor Ian Walmsley, coautor del proyecto, y rector del Imperial College de Londres, dijo:"Estoy entusiasmado con las perspectivas a corto y largo plazo de esta nueva plataforma experimental".

Mirando hacia el futuro, el equipo ahora está preparando la próxima generación de estos experimentos que operarán a temperaturas cercanas al cero absoluto. "Esto permitirá que el comportamiento mecánico cuántico altamente sensible sea explorado y utilizado para el desarrollo de tecnologías cuánticas". "dijo el investigador principal del proyecto, Dr. Michael Vanner del Laboratorio de Medición Cuántica del Imperial College de Londres.