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Lo último en freno: Se logra congelar la luz. 
(Rigor científico: 90/100)

por: Graham P. Collins.


 

La luz es realmente el fenómeno mas veloz que se conoce.
 De verdad, la velocidad de la luz es sinónimo del último límite 
de la velocidad en el universo.  Sin embargo aun la luz se ralenta
 cuando pasa a través de la materia. El vidrio ó fibra óptica, por 
ejemplo la baja hasta el 70% de su velocidad máxima. 
Lo cual es aun suficientemente rápido como para circunnavegar
 la tierra 5 veces en un segundo. 

Hace dos años y medio los científicos demostraron  como un gas
 especialmente preparado podía frenar a la luz por un factor de 20 
millones, hasta el paso de una bicicleta de carrera. 

Ahora dos equipos han usado elementos para lograr que la luz se
 detenga por completo y luego soltarla controladamente en su
 camino otra vez. 

El proceso puede tener aplicaciones que van desde mediciones
 extremadamente precisas de las propiedades de los átomos, 
hasta computación quantum. 

El grupo de Lene Hau en el Rowland  Institute for Science de
 Cambridge y en Harvard, logró el truco en una pequeña nube
 de átomos de sodio congelados a menos de un microkelvin
 sobre cero absoluto. 

El otro grupo, dirigido por Ronald Walsworth y Mikhail Lukin, 
del Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, también de
Cambridge, logran casi los mismos resultados en una celda de
4 centímetros de largo de vapor de rubidio casi tan caliente
como agua hirviendo. 

Ambos usan el mismo procedimiento de dos pasos para congelar la luz.

Primero un laser envía un pulso de luz cuidadosamente calibrado,
adentro del gas. Usualmente el gas es tan opaco como una pared 
de ladrillos para esta 'señal' de luz y la absorbe totalmente. 
En este experimento de luz lenta, sin embargo, un segundo laser de
control está irradiando el gas, convirtiéndolo en transparente para
el pulso de la señal. 

Este efecto llamado 'transparencia electromagnéticamente inducida', 
fue primeramente usado a principios de 1990 por Stephen Harris, 
de Stanford, y otros. La luz de control, interactúa con los átomos y 
por un proceso de interferencia quántica, eliminan su habilidad de 
absorber los fotones del pulso señal. 

Los cambios en las propiedades ópticas del gas, también frenan 
grandemente la velocidad del pulso señal. Esta luz lenta, fue demostrada 
hace un par de años por Hau y Harris, y otros colegas. 

Viajando a través del gas en unísono con el pulso lento, hay un patrón 
en el alineamiento de los pequeños campos magnéticos de los átomos, 
el cual imita exactamente la forma del pulso de luz. 

La combinación de polarización atómica y luz se llama 'polariton'. 
Detener a este polariton, --el segundo paso del proceso-- , 
se logra mediante el apagado del haz de control mientras el polariton 
aun esta atravesando el gas.

A medida que el haz de control disminuye, la remanente señal de luz 
es absorbida, y la creciente polarización atómica se ralenta aun mas. 
A una intensidad de cero, el último destello de luz se desvanece entre 
los átomos, y la polarización se detiene por completo.

Todas las propiedades del pulso de luz se mantienen codificadas 
en esta entidad inmóvil.

Los experimentadores lo demostraron, esperando un momento, 
--solo una fracción de segundo, pero eones a nivel de escala del 
pulso original - y encendiendo otra vez el haz de control. 

El polariton se convierte otra vez en un pulso que ahora se arrastra 
hacia el otro lado del gas y acelera de pronto alejándose a través del aire. 

Por supuesto, el almacenaje y regeneración de la luz no es perfecta. 
Cuanto mas larga la pausa, mas degradado se obtiene el pulso de salida.

Los átomos que sostienen la polarización no están, después de todo, 
congelados en su lugar. La difusión y las colisiones dispersan y destruyen 
sostenidamente a los polaritones. Mas rápido en el gas caliente. 

El proceso alcanza sin embargo una función clave necesaria para 
el procesamiento de información quántica en gran escala, necesaria 
para la computación quantum:  la reconversión confiable de estados 
quánticos (pulsos de luz) que se mueven a alta velocidad, y los 
estacionarios robustos (polaritones). 

El experto en computación quántica(QC) David DiVicenzo (IBM) alerta, 
sin embargo, que otros aspectos del sistema de luz lenta no se ajustan 
tan bien para la QC. "No produce una inyección directa a una computadora  quántica" pero de todos modos dice que es una investigación hermosa,  y un positivo paso adelante en la  manipulación de sistemas quánticos.

Fuente: Scientific American   www.sciam.com




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