Controlal la Luz

por Kenneth Chang
New York Times News Service


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8 de febrero – Es como el truco de los tres naipes. Ahora lo ven, ahora no y después lo vuelven a ver. . . pero en otro lugar.

En lo que representa un truco de manos de la mecánica cuántica, los físicos de Harvard University han demostrado que no sólo pueden llevar una pulsación de luz, la partícula más veloz de la naturaleza, a la inmovilidad total, sino que también pueden resucitar ese haz luminoso en otro lugar y permitirle seguir su camino.

La capacidad de capturar, almacenar, mover y liberar la luz podría ser usada en futuras computadoras para procesar información codificada en forma de pulsaciones de luz.

“Ha sido un problema maravilloso tener la mente fija en algo”, dijo Lene Vestergaard Hau, profesora de física en Harvard y autora senior de un artículo que describe este experimento y que apareció en la revista Nature. “Se abren demasiadas puertas”.

En 1999, ella dirigió un equipo de científicos que redujo la velocidad de la luz, que viaja a unos enérgicos 300,000 kilómetros por segundo cuando nada se lo impide, a cerca unos pausados 60 kilómetros por hora luego de irradiarla hacia una exótica y super-enfriada nube de átomos de sodio.

A temperaturas de una fracción de grado por arriba del cero absoluto, los átomos se unen para formar una sola entidad de la mecánica cuántica conocida como condensado de Bose-Einstein. Al irradiar un láser hacia esta nube, se sintonizan sus propiedades ópticas de manera que se vuelve como plasma cuando lo penetra otra pulsación de luz.

Posteriormente, en 2001, Hau y un segundo equipo de físicos, esta vez del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, llevaron la luz a un alto total al apagar lentamente el láser. La nube de Bose-Einstein se volvió opaca, atrapando el pulso de luz en su interior. Cuando se encendió de nuevo el láser, la pulsación de la luz atrapada salió de allí a toda velocidad.

Los resultados recientes añaden un giro adicional a este fenómeno: transportar el pulso de luz a una segunda nube de Bose-Einstein y regenerar allí mismo la luz. “Es el tipo de fenómeno que consideramos verdaderamente sensual en este campo”, dijo Eric A. Cornell, científico senior de National Institute of Standards and Technology de Boulder, Colorado.

En el nuevo experimento, cuando la pulsación inicial chocó con la primera nube Bose-Einstein, la colisión provocó que empezaran a girar de 50,000 a 100,000 átomos de sodio, casi como pequeños trompos, y empujó hacia delante a esta pequeña masa (plasma) de átomos a menos de dos kilómetros por hora.

Hau describió a este plasma de átomos como una “meta copia” del pulso de luz. Si bien consistió sólo de átomos de sodio, en lugar de partículas de luz, captó con gran exactitud las características de la pulsación luminosa.

El plasma se alejó flotando del resto de la nube, viajó cerca de dos décimos de milímetro y penetró en una segunda nube Bose-Einstein. Cuando se irradió otro láser hacia la segunda nube, el plasma de átomos se transformó en una nueva pulsación de luz, idéntica a la pulsación original.

Fueron los refinamientos de la técnica experimental de 2001 los que ampliaron el tiempo en que las partículas mantienen su comportamiento colectivo cuántico. Esto permitió que el plasma de átomos llegara hasta la segunda nube.

Transformar una señal de luz en un plasma atómico podría ser un método para almacenar información. (“Se podría guardar en un anaquel por un tiempo”, dijo Hau.) También podría generar una manera de realizar cálculos en las futuras computadoras ópticas, que emplearán algoritmos cuánticos para acelerar algunos tipos de cálculos.

Pero un obstáculo para construir una computadora que calcule con luz es la dificultad de capturar y manipular una pulsación de luz que se desplace con rapidez. Realizar cálculos con masas atómicas sería mucho más sencillo, convirtiendo el resultado de nuevo en luz, y después acelerado a la otra etapa.

“Este ha sido el eslabón que nos falta”, dijo Hau.

Este avance científico también podría tener aplicación en la criptografía cuántica, que oculta mensajes en códigos indescifrables.

Hau dijo que el actual aparato sólo fue una prueba del concepto y que aún está muy lejos de ser algo que pueda usarse de manera práctica para alguna aplicación.

Pero eso no les ha impedido a otros físicos empezar a reflexionar cuáles podrían ser sus aplicaciones, así como los primeros experimentos de Hau provocaron que algunos físicos e ingenieros incursionaran en un nuevo y activo campo de la investigación básica, buscando métodos para manejar la luz que se desplaza a menor velocidad para su uso en redes ópticas.

Hoy, es preciso cambiar las señales ópticas a electrónicas para su proceso, y luego reconvertirlas en luz. Todos los dispositivos ópticos podrían disminuir los costos y el consumo de electricidad.

Traducido por Luis Cedillo
Editado por Juan Carlos Jolly

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