Al controlar átomos individuales, las propiedades cuánticas pueden investigarse y utilizarse para aplicaciones tecnológicas. Durante aproximadamente diez años, los físicos han estado trabajando en una tecnología que puede capturar y controlar átomos: las llamadas trampas nanoópticas. La técnica de capturar objetos microscópicoscon luz conocida de las pinzas ópticas se aplica a las guías de ondas ópticas, en este caso una fibra de vidrio especial. La fibra de vidrio puede tener solo unos pocos cientos de nanómetros de espesor, es decir, unas 100 veces más delgadas que un cabello humano. La luz láser de diferentes frecuencias se envía ala fibra de vidrio, creando un campo de luz alrededor de la guía de ondas que puede contener átomos individuales.
Hasta ahora, sin embargo, la aplicabilidad de esta tecnología se ha visto limitada por el hecho de que los átomos se han calentado mucho después de muy poco tiempo y se han perdido. La velocidad de calentamiento fue tres órdenes de magnitud mayor que con las pinzas ópticas, dondeel campo de luz se genera en el espacio libre. A pesar de una búsqueda intensiva, anteriormente no había sido posible determinar la causa. Ahora Daniel Hümmer y Oriol Romero-Isart del Instituto de Óptica Cuántica e Información Cuántica de la Academia de Ciencias de Austria yEl Departamento de Física Teórica de la Universidad de Innsbruck, en cooperación con Philipp Schneeweiss y Arno Rauschenbeutel de la Universidad Humboldt de Berlín, analizaron cuidadosamente el sistema y, con su modelo teórico, pudieron demostrar que una cierta forma de vibración mecánica de la fibra de vidrio.es responsable del fuerte calentamiento de las partículas, según informan los físicos en la revista Revisión física X .
vibraciones mecánicas
"Estas son las vibraciones que surgen cuando dejas que las olas viajen a lo largo de una cuerda", explica Daniel Hümmer. "Las partículas, que flotan solo unos 200 nanómetros sobre la superficie de la guía de ondas, se calientan muy rápidamente debido a estas vibraciones".La velocidad de calentamiento que ahora se ha determinado teóricamente concuerda muy bien con los resultados experimentales. Este hallazgo tiene importantes consecuencias para las aplicaciones: por un lado, la tecnología se puede mejorar significativamente con contramedidas simples. Tiempos de coherencia más largos permiten experimentos más complejosy aplicaciones. Por otro lado, los físicos sospechan que sus hallazgos también podrían ser útiles para muchas trampas nanofotónicas similares. El modelo teórico que ahora han publicado proporciona pautas esenciales para el diseño de tales trampas atómicas.
"Al fabricar estas trampas, no solo se deben tener en cuenta las propiedades ópticas, sino también las propiedades mecánicas", subraya Oriol Romero-Isart. "Nuestros cálculos aquí dan indicaciones importantes sobre qué efectos mecánicos son más relevantes".La fuerza de la interacción entre átomos individuales y fotones es particularmente alta en trampas nanoópticas, un problema con el que luchan muchos otros conceptos, esta tecnología abre la puerta a un nuevo campo de la física. Muchas consideraciones teóricas ya se han hecho en los últimos años.Los físicos de Austria y Alemania ahora han eliminado un obstáculo importante en el camino hacia allí.
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Materiales proporcionado por Universidad de Innsbruck . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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