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 !