Vea También
 |
| (imágenes dani3315/Getty) |
Las leyes de la física clásica pueden describir el mundo que observamos a nuestro alrededor. Pero, cuando vemos a escala atómica, el extraño mundo de la física cuántica toma el relevo.
La luz no es diferente; desde las ondas de radio hasta la luz solar, puede explicarse principalmente mediante la física clásica. Sin embargo, las llamadas fluctuaciones cuánticas empiezan a operar a micro y nanoescala, y la física clásica es incapaz de describirlas.
Científicos de la Universidad de Cambridge y colegas de Estados Unidos, Israel y Austria superaron esta limitación construyendo una teoría cuántico-óptica de sistemas de muchos cuerpos fuertemente impulsados. Gracias a ella, demostraron que la presencia de correlaciones entre los emisores crea la emisión de estados multifotónicos de luz no clásicos.
En otras palabras, han desarrollado una teoría para describir un nuevo estado de la luz, que tiene propiedades cuánticas controlables en una amplia gama de frecuencias, hasta frecuencias tan altas como las de los rayos X. Su teoría establece un nuevo mecanismo para generar "luz cuántica" de alta energía. Esta luz cuántica podría ayudar a determinar nuevas propiedades de la materia a escala atómica.
El Dr. Andrea Pizzi, que investigó mientras trabajaba en el Laboratorio Cavendish de Cambridge, declaró: "Las fluctuaciones cuánticas hacen que la luz cuántica sea más difícil de estudiar, pero también más interesante: si se manipulan correctamente, las fluctuaciones cuánticas pueden ser un recurso. Controlar el estado de la luz cuántica podría permitir nuevas técnicas de microscopía y computación cuántica".
Normalmente se utilizan láseres intensos para generar luz. Cuando un láser lo bastante potente se dirige a un grupo de emisores, puede apartar algunos de los electrones de los emisores, energizándolos. Algunos de estos electrones acaban reuniéndose con los emisores de los que fueron extraídos originalmente, y la energía extra que absorben se transforma en luz. Mediante este mecanismo, la luz de entrada de baja frecuencia se convierte en radiación de salida de alta frecuencia.
Se ha supuesto que cada emisor funciona independientemente de los demás, produciendo luz de salida con fluctuaciones cuánticas mínimas. El estado de una partícula proporciona información sobre el estado de otra; de ahí que los científicos estuvieran interesados en estudiar un sistema en el que los emisores no fueran independientes, sino que estuvieran correlacionados. La luz de salida en este escenario comienza a comportarse de forma considerablemente diferente, y sus fluctuaciones cuánticas adquieren un aspecto altamente organizado que las hace potencialmente más valiosas.
Para resolver este problema de muchos cuerpos, los científicos utilizaron una combinación de análisis teóricos y simulaciones por ordenador. En ellas, la luz de salida de un grupo de emisores correlacionados pudo describirse utilizando la física cuántica.
La teoría demuestra que los emisores correlacionados con un láser potente pueden producir luz cuántica regulada. La técnica tiene una luz de salida de alta energía y podría utilizarse para modificar la estructura óptico-cuántica de los rayos X.
Pizzi afirma: "Trabajamos durante meses para hacer las ecuaciones cada vez más limpias hasta que llegamos al punto en que podíamos describir la conexión entre la luz de salida y las correlaciones de entrada con una sola ecuación compacta. Como físico, me parece una maravilla. De cara al futuro, nos gustaría colaborar con experimentadores para validar nuestras predicciones. Desde el punto de vista teórico, nuestro trabajo sugiere que los sistemas de muchos cuerpos son un recurso para generar luz cuántica, un concepto que queremos investigar más ampliamente, más allá de la configuración considerada en este trabajo."
Fuentes, créditos y referencias: