Un interruptor de un solo átomo

Los cables de fibra óptica se presentan en un laboratorio cuántico: los científicos están intentando construir interruptores ópticos con la menor escala posible con el fin de manipular la luz. En la Universidad de Tecnología de Viena, esto ahora es posible usando un solo átomo. Los cables de fibra de vidrio convencionales, los cuales se usan para la transferencia de datos de Internet, puede conectarse mediante pequeños sistemas cuánticos.

Investigadores de la Tuwien capturan la luz en lo que se conoce como "resonadores de botella". En la superficie de estos abultados objetos de vidrio, la luz se mueve en círculos. Si dicho resonador se sitúa en las proximidades de una fibra de vidrio que esté portando luz, los dos sistemas se acoplan y la luz puede cruzar de uno a otro. Cuando la circunferencia del resonador coincide con la longitud de onda de la luz, se puede conseguir que el 100% de la luz de la fibra de vidrio pase al resonador de botella, y después moverla a un segundo resonador de botella.

Este sistema, que consta de la fibra de entrada, el resonador y la fibra de salida, es extremadamente sensible: cuando se toma un solo átomo de Rubidio y se pone en contacto con el resonador, el comportamiento del sistema puede cambiar dramáticamente. Si la luz está en resonancia con el átomo, es incluso posible mantener la luz en la fibra de vidrio original, y ninguno de ellos se transfiere al resonador de botella y a la fibra de vidrio saliente. El átomo por tanto, actúa como un interruptor, el cual redirige la lus a una u otra fibra.

En el próximo paso, los cientificos planean hacer uso del hecho de que el átomo de Rubidio pude ocupar diferentes estados cuánticos, solo uno de los cuales interactúa con el resonador. Si el átomo ocupa un estado cuántico no interactivo, la luz se comporta como si el átomo no estuviese allí. Así pues, dependiendo del estado cuántico del átomo, la luz es enviada a cualquiera de las fibras de vidrio. Esto abre la posibilidad de explotar algunas de las más notables propiedades de la mecánica cuántica: En la física cuántica, los objetos pueden ocupar diferentes estados al mismo tiempo. El átomo puede ser preparado de tal manera que ocupe ambos estados del interruptor al mismo tiempo. Como consecuencia, los estados "luz" y "no luz" se presentan simultáneamente en cada uno de los cables de fibra de vidrio.

Para los interruptores clásicos de una casa, esto sería simplemente imposible, pero para un interruptor cuántico ocupando ambos estados al mismo tiempo no es un problema. Este interruptor óptico es una nueva herramienta muy potente para la comunicación e información cuántica. Se está intentando crear un entrelazamiento entre la luz y la materia. Para ello, ya no se necesita maquinaria exótica solo disponible en laboratorios. En su lugar, es posible hacerlo con fibra de vidrio convencional disponible en cualquier parte.

Via Tuwein