Luz, ¡estate quieta!

Para detener la cosa más rápida del Universo, los investigadores del proyecto SLICA (Stationary light in cold atoms), financiado por la Unión Europea, estudiaron el uso de la transparencia inducida electromagnéticamente (EIT). Esta técnica permite convertir un sistema cuántico, que por lo demás es opaco a un haz láser de prueba, en transparente en un intervalo reducido de frecuencias.

Con el uso de haces láser que se propagan en sentidos contrarios, la técnica EIT sirvió a los científicos de SLICA como herramienta potente para controlar la propagación de la luz dentro de medios controlados ópticamente y crear pulsos de luz estacionarios (SLP) en un medio de átomos fríos. En contraste con la luz almacenada bien conocida, en la que no hay luz presente durante el periodo de almacenamiento, los SLP permiten detener los pulsos de luz de forma eficaz. 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 fue inmediata. En particular, 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.

No obstante, los resultados de sus análisis muestran que estos efectos se pueden suprimir de forma drástica en un medio de átomos fríos mediante la reducción de la ventana de transparencia de EIT por debajo de los desplazamientos Doppler típicos. Esta reducción de la ventana de transparencia de EIT dio como lugar un tiempo de interacción mayor entre los pulsos de luz y los átomos.

Para avanzar hacia el objetivo futuro de implementar óptica no lineal en el nivel de unos pocos fotones con SLP, los científicos de SLICA también demostraron la carga eficiente de átomos fríos en una fibra de núcleo hueco. En un sistema de estas características, los átomos y fotones están firmemente confinados en distancias macroscópicas, lo cual da lugar a un acoplamiento fuerte entre luz y materia, es decir, efectos intensos de no-linealidad óptica.

Además de su interés científico fundamental, las aplicaciones prácticas de los SLP estimularon los esfuerzos del equipo del proyecto. Entre las muchas aplicaciones previstas para los SLP figura utilizarlos para el procesamiento y almacenamiento de información totalmente ópticos en un ordenador cuántico.

Los resultados del proyecto SLICA han ampliado los límites de la propagación de la luz basada en EIT.