Eletrônica

Luz é parada e depois segue seu caminho

Finalmente: A luz é parada e depois segue seu caminho
A inserção de átomos dopantes torna a fibra óptica um meio no qual a luz viaja muito lentamente. [Imagem: TU Wien]

Manipulando a luz

Inserindo cuidadosamente uma série de átomos dopantes em uma fibra de vidro, pesquisadores da Universidade de Viena, na Áustria, conseguiram parar a luz, e depois fazê-la fluir novamente.

Este feito era esperado para mais cedo ou mais tarde, sobretudo depois de uma série de experimentos que demonstraram ser possível reduzir a velocidade da luz, inclusive dentro de um chip de silício.

De qualquer forma, a realização deste experimento é um marco no caminho para os processadores fotônicos, as memórias que guardam dados usando a luz e, mais no futuro, para os computadores quânticos - isto sem contar os impactos imediatos nas tecnologias de transmissão de dados por fibras ópticas e na criptografia quântica.

Parando a luz

Inserindo átomos de césio no interior de uma fibra de vidro muito fina, Clément Sayrin e seus colegas conseguiram reduzir a velocidade da luz para meros 180 km/h - no vácuo a velocidade da luz é de 107.925.284,88 km/h.

A velocidade da luz muda quando ela viaja por outros meios, mas o aparato criado por Sayrin tem um efeito extremo, retardando a luz em um nível recorde - recentemente outra equipe conseguir reduzir a velocidade da luz em pleno ar, sem usar fibras ópticas.

Mas não foi só isso. Usando uma segunda fonte de luz, eles conseguiram parar a luz, e depois fazer com que ela continuasse seu caminho.

Quando os átomos de césio absorvem a luz, eles passam de um estado de baixa energia para um estado de energia mais alta, mas essa luz não pode ser recuperada de forma controlada.

Finalmente: A luz é parada e depois segue seu caminho
Como já existem fibras ópticas em todo o planeta, os pesquisadores sonham em uma internet quântica muito mais rápida do que a atual. [Imagem: TU Wien]

O que a equipe fez foi usar um segundo laser de controle, que acopla o estado de alta energia do átomo de césio a um terceiro estado atômico. "A interação entre estes três estados quânticos impede que o fóton seja simplesmente absorvido e aleatoriamente emitido. Em vez disso, a informação quântica do fóton é transferida para um conjunto de átomos de maneira controlada, e pode ser armazenada por algum tempo," explica Sayrin.

Os fótons são absorvidos pelos átomos e, dois microssegundos mais tarde, são reemitidos - dois microssegundos parecem pouco, mas nesse tempo a luz teria viajado cerca de meio quilômetro. Como a informação do fóton não se perde, isto significa que a luz fica parada por alguns instantes, contida nos átomos de césio, e depois continua seu caminho.

Tecnologias quânticas

Como a informação do fóton não se perde, a técnica poderá ser usada também na criptografia quântica, na qual o mero fato de tentar espionar uma informação é suficiente para que um espião seja detectado.

A mesma equipe já havia usado um aparato experimental semelhante para quebrar a simetria da luz e para demonstrar a possibilidade de usar os átomos de césio como qubits para computadores quânticos.

Bibliografia:

Storage of fiber-guided light in a nanofiber-trapped ensemble of cold atoms
Clément Sayrin, C. Clausen, B. Albrecht, P. Schneeweiss, A. Rauschenbeutel
Optica
Vol.: 2, Issue 4, pp. 353-356
DOI: 10.1364/OPTICA.2.000353




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