Mediciones cuánticas en átomos ultrafríos
Los chips atómicos son como diminutas cajas de herramientas experimentales que permiten estudiar el mundo cuántico. Mientras los chips semiconductores manipulan los electrones que se mueven en su interior, los chips atómicos atrapan, manipulan y miden los átomos que flotan en su exterior a una distancia microscópica dentro de un vacío ultra-alto. Los átomos atrapados por estos chips pueden ser sobreenfriados hasta un dominio en el que es posible controlar sus posiciones y velocidades. Estos átomos ultrafríos, pertenecientes a gases ultrafríos, están siendo usados en varios experimentos con el fin de estudiar el procesamiento cuántico de información y la metrología cuántica (el uso de técnicas cuánticas para aumentar la precisión estadística de las mediciones). Investigadores europeos iniciaron el proyecto SRAFI («Formación de imágenes por fluorescencia de átomos con resolución espacial») para aplicar una técnica novedosa de formación de imágenes por fluorescencia que permite visualizar átomos individuales al estudio de las fluctuaciones de densidad en gases de Bose. Los estudios iniciales se concentraron en implementar satisfactoriamente un detector de átomos individuales cuyo funcionamiento se basa en detectar los fotones dispersos por los átomos que atraviesan una delgada lámina de luz puesta en su camino. Después, el equipo SRAFI usó este método de detección para estudiar gases de Bose degenerados cuasi unidimensionales (1D). La degeneración en los gases de Bose (gases compuestos de bosones que forman un nuevo estado de la materia, el condensado de Bose-Einstein, al ser enfriados hasta temperaturas ultrabajas) está relacionada con la desaparición de la correlación que normalmente se observa entre la posición probable de una partícula específica del gas y la posición de otra partícula. En otras palabras, las posiciones dejan de estar correlacionadas. Los científicos estudiaron las densidades de fluctuación durante el tiempo de vuelo cuando los átomos ultrafríos de los gases 1D de Bose son liberados del chip atómico. También estudiaron procesos de relajación por colisiones; este último estudio condujo a una comprensión más a fondo de la energía y los momentos en la óptica cuántica. Finalmente, el grupo hizo una medición exacta de la energía de acoplamiento de las llamadas uniones Josephson bosónicas 1D para gases ultrafríos, las cuales son normalmente muy difíciles de medir experimentalmente. Los resultados del proyecto SRAFI contribuyen a la comprensión cuántica de la materia y en el futuro podrían tener aplicación en el procesamiento cuántico de información.
