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Un nuevo método desarrollado en la Universidad de Bonn simplifica el ajuste ultrapreciso para experimentos de óptica cuántica.
Un rayo de luz solo se puede ver cuando golpea partículas de materia y es dispersado o reflejado por ellas. En un aspirador, sin embargo, es invisible. Los físicos de la Universidad de Bonn han desarrollado un método que permite visualizar los rayos láser incluso en estas condiciones. El método facilita la realización de la alineación láser ultraprecisa necesaria para manipular átomos individuales. Los investigadores han presentado ahora su método en la revista. Revisión física aplicada .
Cuando los átomos individuales interactúan entre sí, a menudo exhiben un comportamiento inusual debido a su comportamiento cuántico. Estos efectos pueden, por ejemplo, ser utilizado para construir las llamadas computadoras cuánticas, que puede resolver ciertos problemas con los que luchan las computadoras convencionales. Para tales experimentos, sin embargo, es necesario maniobrar átomos individuales exactamente en la posición correcta. "Hacemos esto usando rayos láser que sirven como cintas transportadoras de luz, por así decirlo, "explica el Dr. Andrea Alberti, quien dirigió el estudio en el Instituto de Física Aplicada de la Universidad de Bonn.
Tal cinta transportadora de luz contiene innumerables bolsillos, cada uno de los cuales puede contener un solo átomo. Estos bolsillos se pueden mover hacia adelante y hacia atrás a voluntad, permitiendo que un átomo sea transportado a una ubicación específica en el espacio. Si desea mover los átomos en diferentes direcciones, normalmente necesita muchas de estas cintas transportadoras. Cuando se transportan más átomos a la misma ubicación, pueden interactuar entre sí. Para que este proceso se lleve a cabo en condiciones controladas, todos los bolsillos de la cinta transportadora deben tener la misma forma y profundidad. "Para asegurar esta homogeneidad, los láseres deben superponerse con precisión micrométrica, "explica Gautam Ramola, el autor principal del estudio.
Un frijol en un estadio de fútbol.
Esta tarea es menos trivial de lo que parece. Por una cosa, requiere una gran precisión. "Es como tener que apuntar con un puntero láser desde las gradas de un estadio de fútbol para golpear un frijol que está en el punto de inicio, "Alberti aclara." Pero eso no es todo, en realidad tienes que hacerlo con los ojos vendados ". Esto se debe a que los experimentos cuánticos tienen lugar en un vacío casi perfecto, donde los rayos láser son invisibles.
Por tanto, los investigadores de Bonn utilizaron los propios átomos para medir la propagación de los rayos láser. "Para hacer esto, Primero cambiamos la luz láser de una manera característica; también la llamamos polarización elíptica, "Alberti explica. Cuando los átomos son iluminados por un rayo láser preparado de esta manera, reaccionan cambiando su estado de una manera característica. Estos cambios se pueden medir con una precisión muy alta.
"Cada átomo actúa como un pequeño sensor que registra la intensidad del haz, "Alberti continúa." Al examinar miles de átomos en diferentes ubicaciones, podemos determinar la ubicación del rayo dentro de unas milésimas de milímetro ".
De este modo, los investigadores tuvieron éxito, por ejemplo, en el ajuste de cuatro rayos láser para que se crucen exactamente en la posición deseada. "Normalmente, un ajuste de este tipo llevaría varias semanas, y aún no tendría ninguna garantía de que se haya alcanzado el óptimo, "Dice Alberti." Con nuestro proceso, sólo necesitábamos alrededor de un día para hacer esto ".