Un equipo de físicos de la Universidad de Toronto ha demostrado una nueva técnica para apretar la luz a su límite cuántico fundamental, un hallazgo que tiene aplicaciones potenciales para las medidas de alta precisión, siguiente generación de relojes atómicos, la novedosa computación cuántica y nuestra comprensión más fundamental del universo.
Krister Shalm, Rob Adamson y Aephraim Steinberg del Departamento de Física y Centro de Información Cuántica y Control Cuántico de la Universidad de Toronto (UT), publican sus hallazgos en el ejemplar del 1 de enero de la revista Nature.
Una progresión de estados de trifotón apretados en espiral hacia afuera. La incertidumbre cuántica en los trifotones puede representarse como una mancha en una esfera que se hacen progresivamente más “apretada”. Crédito de la imagen: Victoria Feistner
“Las medidas precisas yacen en el corazón de toda la ciencia experimental: cuanto más precisas sean las medidas, más información podemos obtener. En el mundo cuántico, donde las cosas se hacen más pequeñas, la precisión de las medidas se hace más esquiva”, explica la estudiante de doctorado Krister Shalm.
La luz es una de las herramientas de medida más precisas en la física y se ha usado para estudiar cuestiones fundamentales en la ciencia, desde la relatividad especial a preguntas respecto a la gravedad cuántica. Pero la luz tiene sus límites en el mundo de la moderna tecnología cuántica.
La partícula de luz más pequeña es un fotón y es tan pequeña que una bombilla común emite miles de millones de fotones en una billonésima de segundo… “A pesar de la naturaleza inimaginablemente efervescente de estas diminutas partículas, las tecnologías cuánticas modernas dependen de fotones aislados para almacenar y manipular la información. Pero la incertidumbre, también conocida como ruido cuántico, se interpone en el camino de la información”, explica el Profesor Aephraim Steinberg.
Apretar es una forma de incrementar la certidumbre de una cantidad tal como la posición o velocidad pero se hace a un coste. “Si aprietas la certidumbre de una propiedad que es de un interés particular, la incertidumbre de otra propiedad complementaria crece inevitablemente”, comenta.
En el experimento de la UT, los físicos combinaron tres fotones distintos de luz dentro de una fibra óptica para crear un trifotón. “Una extraña característica de la física cuántica es que cuando varios fotones idénticos se combinan, como se hace en las fibras ópticas que llevan internet a nuestras casas, sufren una “crisis de identidad” y ya no se puede decir qué está haciendo un fotón concreto”, dice Steinberg. Los autores entonces apretaron un estado trifotónico para recoger la información cuántica codificada en la polarización del trifotón. (La polarización es una propiedad de la luz que es la base de las películas en 3D, gafas de sol con reducción de reflejo, y toda una nueva ola de tecnologías avanzadas tales como la criptografía cuántica).
En todos los trabajos anteriores, se asumía que se podría apretar indefinidamente, simplemente tolerando el crecimiento de la incertidumbre en la dirección que no era de interés. “Pero el mundo de la polarización, como la Tierra, no es plano”, dice Steinberg.
“Un estado de polarización puede imaginarse como un pequeño continente flotando en una esfera. Cuando apretamos nuestro continente trifotón, al principio todo sucedió como en experimentos anteriores. Pero cuando apretamos con suficiente fuerza, el continente se estiró tanto que comenzó a “enrollarse” sobre la superficie de la esfera”, dice.
“Para llevar más lejos la metáfora, todos los experimentos anteriores fueron confinados a áreas tan pequeñas de tal forma que esa esfera, como tu ciudad, pareciese plana. Este trabajo necesitó de la cartografía del trifotón en un globo, el cual representamos en una esfera proporcionando una visualización intuitiva y fácilmente aplicable. Al hacer esto, demostramos pro primera vez que la naturaleza esférica de la polarización crea estados cualitativamente distintos y coloca un límite en lo máximo que se puede apretar”, dice Steinberg.
“Crear este estado combinado especial permite que se estudien los límite del apretamiento de la forma adecuada”, dice Rob Adamson. “Por primera vez, hemos demostrado una técnica para generar cualquier estado deseado de trifotón y hemos demostrado que la naturaleza esférica de los estados de polarización de la luz tiene consecuencias inevitables. Dicho simplemente: para visualizar adecuadamente los estados cuánticos de luz, se los debería dibujar en una esfera”.
Autor: Kim Luke
Fecha Original: 1 de enero de 2009
Enlace OriginalVía Ciencia Kanija
Imagen actualizada por la USNO
0 comentarios:
Publicar un comentario
Todos los comentarios son responsabilidad únicamente de sus autores y no refleja necesariamente el punto de vista de este sitio.
NO insultes a nadie.