Los átomos ultrafríos pueden trabajar juntos para dar forma o dirigir la luz

Por Karmela Padavic Callaghan

La luz puede ser dirigida o moldeada por átomos enfriados hasta cerca del cero absoluto.

SAKKMESTERKE / BIBLIOTECA DE FOTOS DE CIENCIA

Los átomos extremadamente fríos pueden controlar la forma y la dirección de la luz cuando trabajan juntos, basándose en un tipo de física propuesta hace más de 400 años, pero que solo ahora se ha demostrado que es posible.

Para manipular las interacciones eléctricas y magnéticas entre los átomos y la luz, el trabajo anterior tuvo que depender de metamateriales especialmente diseñados.

Pero Janne Ruostekoski de la Universidad de Lancaster en el Reino Unido, y sus colegas ahora han demostrado que esto se puede hacer con elementos naturales, como el iterbio o el estroncio. Calcularon que manipular el comportamiento de los átomos enfriados a una milmillonésima de grado Kelvin por encima del cero absoluto los convierte en un poderoso instrumento para dar forma a la luz.

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A estas temperaturas, los átomos se mueven extremadamente lentamente y se pueden controlar a través de efectos de la mecánica cuántica que son insignificantes a temperaturas más altas.

El equipo usó láseres para excitar los átomos y convencerlos de un movimiento compartido. Descubrieron que cuando los átomos actúan colectivamente, pueden dar forma y dirigir la luz a través de sus interacciones eléctricas y magnéticas con ella. El comportamiento compartido les permite actuar como una colección de cargas eléctricas o imanes muy pequeños que afectan la luz.

Aprovechar las interacciones magnéticas en particular es un aspecto nuevo e importante de este trabajo, dice David Wilkowski de la Universidad Nacional de Singapur, que no participó en el estudio.

Esta investigación también se conecta con las teorías del físico Christiaan Huygens del siglo XVII. El equipo de Ruostekoski encontró efectivamente una manera de construir la llamada superficie de Huygens a partir de átomos ultrafríos.

Cada punto, cada átomo, de esta superficie determina la forma de la onda de luz que emana que lo atraviesa, lo que lo convierte en una herramienta de ingeniería. ondas de luz que tienen atributos deseados. Este trabajo podría ayudarnos a estudiar la información cuántica y potencialmente mejorar los dispositivos de memoria cuántica mediante el uso de la interacción cooperativa átomo-luz.

Referencia: arxiv.org/abs/2002.12930

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