Un equipo de teóricos cuánticos australianos ha demostrado cómo romper un límite que se había creído, durante 60 años, para limitar fundamentalmente la coherencia de los láseres.

La coherencia de un rayo láser se puede considerar como el número de fotones (partículas de luz) emitidos consecutivamente en el rayo con la misma fase (todos ondeando juntos). Determina qué tan bien puede realizar una amplia variedad de tareas de precisión, como controlar todos los componentes de una computadora cuántica.

Ahora, en un artículo publicado en Física de la naturaleza , Los investigadores de la Universidad de Griffith y la Universidad de Macquarie han demostrado que las nuevas tecnologías cuánticas abren la posibilidad de hacer que esta coherencia sea mucho mayor de lo que se creía posible.

"La sabiduría convencional se remonta a un famoso artículo de 1958 de los físicos estadounidenses Arthur Schawlow y Charles Townes, "dijo el profesor Wiseman, líder del proyecto y director del Centro de Dinámica Cuántica de Griffith.

Cada uno de ellos ganó un premio Nobel por su trabajo con láser.

"Demostraron teóricamente que la coherencia del rayo no puede ser mayor que el cuadrado del número de fotones almacenados en el láser, " él dijo.

“Pero hicieron suposiciones sobre cómo se agrega energía al láser y cómo se libera para formar el rayo.

"Las suposiciones tenían sentido en ese momento, y todavía se aplican a la mayoría de los láseres en la actualidad, pero no son requeridos por la mecánica cuántica ".

"En nuestro periódico, hemos demostrado que el verdadero límite impuesto por la mecánica cuántica es que la coherencia no puede ser mayor que la cuarta potencia del número de fotones almacenados en el láser, "dijo el profesor asociado Dominic Berry, de la Universidad Macquarie.

"Cuando la cantidad de fotones almacenados es grande, como suele ser el caso, nuestro nuevo límite superior es mucho mayor que el anterior ".

Pero, ¿se puede lograr este nuevo límite de coherencia? "Sí, "dice el Dr. Nariman Saadatmand, investigador del grupo del profesor Wiseman.

"Mediante simulación numérica, hemos encontrado un modelo mecánico cuántico para un láser que alcanza el límite superior teórico de coherencia, en un rayo que de otro modo es indistinguible del de un láser convencional ".

Entonces, ¿cuándo veremos estos nuevos super-láseres? "Probablemente no por un tiempo, "dice el Sr. Travis Baker, el Ph.D. estudiante en el proyecto en la Universidad de Griffith. "Pero demostramos que sería posible construir nuestro láser verdaderamente limitado cuánticamente utilizando tecnología superconductora. Esta es la misma tecnología utilizada en las mejores computadoras cuánticas actuales". y nuestro dispositivo propuesto puede tener aplicaciones en ese campo ".

"Nuestro trabajo plantea muchas preguntas interesantes, como si podría permitir láseres más eficientes desde el punto de vista energético, '', Dijo el profesor Wiseman. "Eso también sería un gran beneficio, así que esperamos poder investigar eso en el futuro ".