2008/01/07

Atrapando un rayo de luz, ¿cuento de hadas o esperanza tecnológica?

Hace algún tiempo recuerdo que lo leí en el periódico. En 1999, la doctora danesa Lene Vestergaard Hau de la Universidad de Harvard dirigió un equipo que consiguió retrasar la velocidad de la luz hasta unos 17 metros por segundo (unos 60 Km./hora), en un condensado de Bose-Einstein. Poco después, en 2001 consiguió detenerla por completo en el condensado y volverla a activar poco después - otro equipo independiente dirigido por los doctores Ronald Walsworth y Mijail Lukin, también lo consiguió.

Este fenómeno podría utilizarse como interruptor óptico en futuros ordenadores cuánticos y en las comunicaciones superseguras basadas en la encriptación cuántica de la información. Deteniendo la luz, se almacena un bit cuántico, conceptualmente hablando, es una nueva clase de unidad de memoria. Un concepto casi poético, realmente bello y completamente irreal hace tan sólo unos años: atrapar un rayo de luz.

El rayo de luz es capaz de transmitir su estado cuántico a una nueva forma de materia llamada condensado de Bose-Einstein, es retrasado, detenido y nuevamente activado por un nuevo de rayo de luz láser. El condensado es una especie de superátomo formado por miles o millones de átomos en un mismo estado cuántico coherente. Cada átomo pierde, por completo, su individualidad para contribuir al conjunto del condensado, la función de onda es única para todo el sistema.

Curiosamente semejantes estados de coherencia macroscópica son los responsables de la superconductibidad y de la propia luz láser. Son estos estados tan característicos los que nos permiten observar propiedades cuánticas en sistemas macroscópicos y trasladan a nuestro mundo cotidiano la magia de lo cuántico. Esa magia transformará, a medio plazo, la ciencia y la tecnología de nuestro mundo.


No se me ocurre nada más bonito para empezar el nuevo año 2008. Atrapar un rayo de luz para alumbrar un futuro, casi mágico, apoyándonos en la coherencia cuántica de un montón de átomos ciegos ( aunque la coherencia, ciertamente, podríamos decir que vuelve a los átomos un poco menos ciegos. En la superconductividad se hace más patente este hecho).

Detalle

Retraso del haz : Los átomos del condensado están fijados por un campo magnético e iluminados por un láser acoplador que vuelve el condensado transparente a una frecuencia específica. Cuando un breve pulso proveniente de otro láser (sondeador), con fotones de esa frecuencia, incide sobre el condensado, aparece un estado cuántico oscuro. Lo que significa que los átomos del condensado entran en superposición, es decir, se encuentran simultáneamente en dos estados de energía. Al topar con esos átomos, los fotones quedan entrelazados con ellos. El borde delantero del pulso luminoso se frena, y el borde trasero se le acerca, de modo que la luz se comprime en el condensado, de cien micrómetros de espesor, como un fuelle.

Frenado y nueva puesta en marcha : Posteriormente, se descubrió que apagando el láser acoplador el pulso de luz desaparecía en el condensado, sin embargo, su forma característica, su amplitud y su fase quedaban impresas en los átomos del mismo. Cuando se volvía a encender el láser acoplador, el aporte de energía provocaba que los átomos del condensado saltaran de nivel de energía, liberando en el proceso un pulso de luz con la misma fase y amplitud que el láser sondeador original. Estos trabajos son importantes porque abordan los fundamentos mismos del almacenamiento y procesamiento de la información mediante la luz.

¡ Feliz año amigos !


7 comentarios:

Deckard dijo...

Se me escapan muchos conceptos de los que explicas, pero me parece algo espectacular. Si puede detenerse un rayo de luz ¿Podría almacenarse y transportarse de alguna manera?
Hace poco que descubrí tu blog y me parece muy interesante.

Salvador dijo...

De hecho es lo que se ha hecho, se "almacena" y es posible "reanimarlo" y transportarlo. Las aplicaciones, como digo, serán de cara a la futura computación cuántica y la criptografía cuántica. Un saludo y feliz año.

JuanJo dijo...

En mi ignorancia y mi nulo conocimiento sobre la materia en cuestión, me hago la especulativa pregunta:
¿Si se puede detener la luz, será posible, desarrollando el método, detener el tiempo?, ya que en el fluir del tiempo siempre se toma como referencia la velocidad de la luz, como aparente límite insuperable.

Si hemos conseguido reducir este límite, igual se podría alcanzar más fácilmente ese punto de "tiempo detenido".

En fin, seguramente estoy diciendo barbaridades... pero me gusta dejar volar la imaginación con estos temas,je, je...

Saludos, ah, y feliz año!

Salvador dijo...

El límite insuperable sigue siendo el mismo, la velocidad de la luz en el vacío. De hecho, en cualquier otro medio la velocidad de la luz es inferior a esa referencia.

Lo que se ha conseguido es que en un medio nuevo llamado condensado de Bose-Einstein se modifique la velocidad de la luz, basándose en las propiedades cuánticas de ambos elementos: el cuanto de luz láser y en el estado del superátomo en que consiste este condensado atómico.
Feliz año.

El acoplamiento entre ambos consigue este efecto, multiplicando el retraso que suelen introducir en la velocidad de la luz cualquier medio diferente al vacío.

Anónimo dijo...

Un comentario en cuanto a lo que decías:

"De hecho es lo que se ha hecho, se "almacena" y es posible "reanimarlo" y transportarlo."

Lo que yo interpreto de tu post es que se almacena una impresión que luego permite reproducir un nuevo rayo de luz exactamente igual al original. Según mi impresión sería más adecuado decir que lo que se almacena es una "huella" que permite copiar un rayo de luz.

Realmente interesante el tema.

(Sigo pidiendo un post sobre Garrett Lisi)

Salvador dijo...

Es cierto lo que dices, pero se almacena más que una huella, su forma característica, su amplitud y su fase. Lo suficiente para "reanimarlo", volver a tener un nuevo rayo de luz con las mismas características, con toda la información, que llevaba el original.No podríamos distinguirlos.

Un saludo, y no olvido lo de Garrett Lisi.

Gaiar dijo...

Muy interesante, cada vez nos acercamos mas a la era cuantica.