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Strongly Correlated Ultracold Rydberg Gases

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Estudio de sistemas fuertemente correlacionados

Un grupo de científicos financiado por la Unión Europea ha utilizado campos de láser para generar materia cuántica con propiedades nuevas pseudocristalinas.

Tecnologías industriales

Los gases atómicos ultrafríos resultan idóneos para estudiar la física cuántica de los sistemas de muchos cuerpos e investigar la materia y fenómenos cuánticos exóticos. El proyecto «Strongly correlated ultracold Rydberg gases» (CORYGAS) , financiado por la Unión Europea, utilizó las propiedades extraordinarias de átomos de Rydberg altamente excitados en gases atómicos densos para explorar el reino de la física de muchos cuerpos fuertemente correlacionados. Con el fin de crear los átomos de Rydberg, se utilizaron láseres para iluminar un conjunto denso de átomos de gas frío. Estos átomos en estado fundamental se excitaban al estado de Rydberg e interactuaban fuertemente entre ellos, lo cual daba lugar a correlaciones espaciales. Los científicos observaron la presencia de polaritones propagándose por el gas atómico ultrafrío excitado acoplado mediante una resonancia de transparencia inducida electromagnéticamente. Las fuertes interacciones de largo alcance entre las excitaciones de Rydberg provocaron el aumento del bloqueo de polaritones, lo cual dio como resultado no-linealidades ópticas importantes y cambios en las estadísticas del número de polaritones. Mediante la combinación de captación de imágenes ópticas y la detección de alta definición de los polaritones de Rydberg, el equipo estudió este sistema acoplado átomo-luz. Las técnicas empleadas facilitaron mucho la observación del transporte de energía. Las estadísticas de recuento completas proporcionaron información valiosa sobre los sistemas de muchos cuerpos con interacciones de Rydberg. En particular, se obtuvo información nueva sobre el mecanismo de formación de correlaciones en dichos sistemas. Se obtuvieron sistemas correlacionados formados por varias excitaciones (agregados) mediante crecimiento secuencial. Estas excitaciones interactuaban entre sí para compensar la desintonización del láser. Además, los científicos observaron una evolución súbita y espontánea de un gas inicialmente correlacionado de átomos de Rydberg interactuando repulsivamente hacia un plasma ultrafrío. Se observó que las interacciones Rydberg-Rydberg afectan fuertemente la dinámica de la formación del plasma. CORYGAS mostró que las interacciones de Rydberg en gases ultrafríos ayudan a estudiar nuevas fases de la materia con muchos cuerpos fuertemente correlacionados y arrojan nuevos datos sobre los mecanismos de autoorganización. En última instancia, son una base fértil para estudiar los estados entrelazados de átomos que podrían encontrar muchas aplicaciones en sistemas de información cuántica.

Palabras clave

Sistema correlacionado, láser, gas atómico ultrafrío, sistema de muchos cuerpos, átomo de Rydberg, desintonización, plasma

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