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.