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El arte de domar la luz

En la física moderna, la luz es considerada lo más rápido en el universo. Albert Einstein formuló la hipótesis de que la luz no puede viajar a más de trescientos millones de metros por segundo, pero nunca dijo que tampoco podía desplazarse a menos velocidad.
El arte de domar la luz
Los materiales transparentes, como el agua y el vidrio, ralentizan la luz ligeramente. Como consecuencia, los rayos de luz se doblan, lo que explica que los prismas proyecten espectros y las lentes enfoquen las imágenes. Aprovechando un efecto remotamente relacionado pero más potente, los investigadores que trabajan en el proyecto financiado por la UE SLICA (Stationary light in cold atoms) primero desaceleró y después detuvo luz en un medio de átomos fríos.

La transparencia inducida electromagnéticamente (EIT) es un fenómeno por el que cierto material que normalmente no transmite luz puede hacerse transparente en cierto rango de longitudes de onda. Usando haces de láser que se propagan en sentidos opuestos, la EIT proporcionó a los investigadores de SLICA una herramienta poderosa con la que controlar la propagación de la luz en el interior de medios controlados ópticamente.

En concreto, esta técnica les permitió ralentizar la luz y crear pulsos de luz estacionarios (SLP) en un medio de átomos fríos. En contraste con la luz almacenada, en la que no hay luz presente durante el almacenamiento, los SLP permiten detener los pulsos de luz. La primera demostración experimental de SLP se logró hace más de una década en un gas caliente de átomos de rubidio.

A diferencia de los medios calientes, la creación de SLP en medios fríos no era inmediata. Las coherencias atómicas de alta frecuencia pueden tener un efecto perjudicial sobre la transmisión de la luz que se suprime de forma natural en medios calientes. Los investigadores demostraron que estos efectos podrían ser suprimidos de manera espectacular mediante la reducción de la anchura de la ventana de EIT por debajo de los desplazamientos de Doppler típicos.

Los científicos de SLICA también demostraron por primera vez la carga eficiente de átomos fríos en una fibra hueca, abonando así el terreno para la aplicación de la óptica no lineal a nivel de unos pocos fotones con SLP. En un sistema de estas características, los átomos y fotones están firmemente confinados a distancias macroscópicas, lo cual da lugar a un acoplamiento fuerte entre luz y materia, y ello implica no-linealidades ópticas.

Además de su interés científico fundamental, las aplicaciones prácticas de los SLP espolearon los esfuerzos del equipo del proyecto. Entre las muchas aplicaciones previstas de SLP está su aprovechamiento para lograr un procesamiento y un almacenamiento de información totalmente ópticos en ordenadores que funcionen sobre la base de efectos cuánticos, así como en las comunicaciones de fibra óptica.

Los resultados del proyecto SLICA no sólo han ampliado las fronteras de la manipulación de la propagación de la luz basándose en EIT; también proporcionan el eslabón que faltaba en el control de la información transportada por luz.

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Palabras clave

SLICA, luz estacionaria, átomos fríos, transparencia inducida electromagnéticamente, haces de láser
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