Tras quince años de esfuerzos, un equipo de físicos franceses ha medido el estado de un fotón, o partícula cuántica de la luz, sin destruirlo. Gracias a una elaborada técnica, un único fotón ha podido ser atrapado dentro de una cavidad superconductora para observar, en tiempo real, su nacimiento, vida y muerte durante un intervalo de tiempo de segundos. Este experimento abre la posibilidad a extraer repetidamente información del mismo fotón, que de esta forma podría compartir su información con un conjunto de átomos y conformar un “entrelazamiento cuántico” de luz o materia que es la base de los ordenadores cuánticos. Por Yaiza Martínez.
La caja de fotones del experimento. CNRS.
Tras quince años de esfuerzos, un equipo de físicos del Laboratoire Kastler-Brossel de la École Normale Supérieure de París ha conseguido una auténtica proeza: medir el estado de un fotón, o partícula cuántica de la luz, sin destruirlo.
Uno de los artífices de este logro científico, el profesor Serge Haroche, de dicha escuela, explicó el pasado 10 de mayo en la Fondation Del Duca, del Insitut de France, cómo él y sus colaboradores, Jean-Michel Raimond y Michel Brune, entre otros, manipularon y controlaron un solo átomo y fotones individuales que interactuaron en una cavidad, que consistía en una caja formada por paredes altamente reflectantes.
Los sistemas cuánticos microscópicos tienen la característica de “saltar” de un estado cuántico a otro de una forma que aún no ha sido del todo comprendida por su rareza y aparente falta de lógica. Los físicos, sin embargo, habían conseguido hasta el momento detectar los saltos cuánticos de átomos, electrones, iones (átomos o moléculas cargados eléctricamente) y otras partículas, pero no habían podido “ver” los fotones, que normalmente son destruidos cuando llegan a ser detectados.
Ahora, gracias a una elaborada técnica, descrita en la revista Nature, un único fotón ha podido ser atrapado dentro de una cavidad superconductora para observar, en tiempo real, su nacimiento, su vida y su muerte durante un intervalo de tiempo de segundos.
Electrodinámica cuántica en cavidades
La proeza se ha basado en la llamada electrodinámica cuántica en cavidades, que es un campo de la óptica cuántica que permite instalar en cavidades pequeñas los átomos y los fotones, que en estas condiciones muestran un comportamiento distinto del que ofrecen en el espacio libre, ilustrando, en tal caso, ciertos principios de la física cuántica que permitirán el desarrollo de nuevos sensores, entre otras aplicaciones.
Estudiando el comportamiento de estos átomos y fotones en este entorno protegido, los físicos han podido ilustrar aspectos fundamentales de la teoría cuántica, como la superposición, la complementariedad y la decoherencia, informa la revista IOP, del Instituto de Física.
La superposición cuántica es la aplicación del llamado principio de superposición a la mecánica cuántica, y ocurre cuando un objeto posee simultáneamente dos o más valores de una cantidad observable, como la posición o la energía de una partícula. Este fenómeno fue representado por el físico Erwin Schrödinger en 1935 con el bien conocido ejemplo del gato de Schrödinger.
El principio de complementariedad, por su parte, supone que los sistemas cuánticos muestran características y propiedades “complementarias” que no pueden determinarse de manera simultánea (por ejemplo: el carácter onda-partícula, o la pareja de magnitudes posición-velocidad). Y, por último, la decoherencia sería la consecuencia inevitable del enredo incontrolable que tienen todos los sistemas físicos con su ambiente, tal y como explicó Dieter Zeh en una entrevista concedida a Tendencias21.
Sábado 19 Mayo 2007
Yaiza Martínez
