La luz se puede dirigir en diferentes direcciones, generalmente también regresa de la misma manera. Los físicos de la Universidad de Bonn y la Universidad de Colonia tienen, sin embargo, logró crear una nueva calle de un solo sentido para la luz. Enfrían los fotones a un condensado de Bose-Einstein, lo que hace que la luz se acumule en "valles" ópticos de los que ya no puede regresar. Los hallazgos de la investigación básica también podrían ser de interés para la comunicación cuántica del futuro. Los resultados se publican en Ciencias .

Por lo general, un haz de luz se divide dirigiéndolo a un espejo parcialmente reflectante:parte de la luz se refleja para crear la imagen del espejo. El resto pasa por el espejo. "Sin embargo, este proceso puede invertirse si se invierte la configuración experimental, ", 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 atraviesa el espejo se envían en la dirección opuesta, el haz de luz original se puede reconstruir.

El físico investiga estados cuánticos ópticos exóticos de la luz. 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 de un solo sentido enfriando los fotones:como resultado de la menor energía de los fotones, la luz debería acumularse en los valles y, por lo tanto, dividirse irreversiblemente. Los físicos utilizaron un condensado de Bose-Einstein hecho de fotones para este propósito, que Weitz logró por primera vez en 2010, convirtiéndose en el primero en crear tal "super-fotón".

Un rayo de luz se proyecta hacia adelante y hacia atrás 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 de nuevo. "Los fotones adquieren la temperatura de la solución de tinte, "dice Weitz." En el transcurso de esto, se enfrían a temperatura ambiente sin perderse ".

Irradiando la solución de tinte con un láser, los físicos aumentan el número de fotones entre los espejos. La fuerte concentración de las partículas de luz combinada con el enfriamiento simultáneo hace que los fotones individuales se fusionen para formar un "super-fotón, "también conocido como condensado de Bose-Einstein.

Dos valles ópticos "captan" la luz

El experimento actual funcionó de acuerdo con este principio. Sin embargo, uno de los dos espejos no estaba completamente plano, pero tenía dos pequeños valles ópticos. Cuando el haz de luz entra en una de las sangrías, la distancia, y por lo tanto la longitud de onda, se vuelve un poco más largo. Entonces, 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 rodando sobre una hoja corrugada. Las canicas ruedan por los valles de la chapa ondulada y permanecen allí, separados por los "picos".

"En nuestro experimento, los dos valles están tan juntos que se produce 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 baja del sistema, "explica Weitz." Esto divide irreversiblemente la luz como si estuviera pasando por una intersección al final de una calle de un solo sentido, mientras que las ondas de luz permanecen sincronizadas en diferentes sangrías ".

Los científicos esperan que esta disposición experimental permita producir estados cuánticos aún más complejos que permitan la generación de estados de múltiples partículas fotónicas entrelazadas. “Quizás las computadoras cuánticas algún día puedan usar este método para comunicarse entre sí y formar una especie de Internet cuántica, "dice Weitz con miras al futuro.