Un solo "superfotón" compuesto por muchos miles de partículas de luz individuales: hace unos diez años, los investigadores de la Universidad de Bonn produjeron un estado agregado tan extremo por primera vez y presentaron una fuente de luz completamente nueva. El estado esllamado condensado óptico de Bose-Einstein y ha cautivado a muchos físicos desde entonces, porque este exótico mundo de partículas de luz alberga sus propios fenómenos físicos. Los investigadores dirigidos por el Prof. Dr. Martin Weitz, quien descubrió el super fotón, y el físico teórico ProfEl Dr. Johann Kroha ha regresado de su última "expedición" al mundo cuántico con una observación muy especial. Informan de una nueva transición de fase previamente desconocida en el condensado óptico de Bose-Einstein. Esta es la llamada fase sobreamortiguada.Los resultados pueden ser relevantes a largo plazo para la comunicación cuántica cifrada. El estudio ha sido publicado en la revista Ciencia.
El condensado de Bose-Einstein es un estado físico extremo que generalmente solo ocurre a temperaturas muy bajas. Lo que es especial: las partículas en este sistema ya no son distinguibles y están predominantemente en el mismo estado mecánico cuántico, en otras palabras, se comportan como un"superpartícula" gigante única. Por lo tanto, el estado puede describirse mediante una función de onda única.
En 2010, los investigadores dirigidos por Martin Weitz lograron por primera vez crear un condensado de Bose-Einstein a partir de partículas de luz fotones. Su sistema especial todavía se usa en la actualidad: los físicos atrapan partículas de luz en un resonador hecho de dos espejos curvos.espaciados un poco más de un micrómetro que reflejan un haz de luz de movimiento alternativo rápido. El espacio se llena con una solución de tinte líquido, que sirve para enfriar los fotones. Esto se hace cuando las moléculas de tinte "tragan" los fotones y luego los escupennuevamente, lo que lleva las partículas ligeras a la temperatura de la solución de tinte - equivalente a la temperatura ambiente. Antecedentes: El sistema permite enfriar partículas ligeras en primer lugar, porque su característica natural es disolverse cuando se enfrían.
clara separación de dos fases
La transición de fase es lo que los físicos llaman la transición entre el agua y el hielo durante la congelación. Pero, ¿cómo ocurre la transición de fase particular dentro del sistema de partículas de luz atrapadas? Los científicos lo explican de esta manera: los espejos algo translúcidos hacen que los fotones se pierdan yreemplazado, creando un desequilibrio que da como resultado que el sistema no asuma una temperatura definida y se ponga en oscilación. Esto crea una transición entre esta fase oscilante y una fase amortiguada. Amortiguado significa que la amplitud de la vibración disminuye.
"La fase sobreamortiguada que observamos corresponde a un nuevo estado del campo de luz, por así decirlo", dice el autor principal Fahri Emre Öztürk, estudiante de doctorado en el Instituto de Física Aplicada de la Universidad de Bonn. La característica especial es queel efecto del láser generalmente no está separado del del condensado de Bose-Einstein por una transición de fase, y no hay un límite claramente definido entre los dos estados. Esto significa que los físicos pueden moverse continuamente hacia adelante y hacia atrás entre los efectos.
"Sin embargo, en nuestro experimento, el estado sobreamortiguado del condensado óptico de Bose-Einstein está separado por una transición de fase tanto del estado oscilante como del láser estándar", dice el líder del estudio, el Prof. Dr. Martin Weitz. "Esto muestra quehay un condensado de Bose-Einstein, que en realidad es un estado diferente al del láser estándar. "En otras palabras, estamos tratando con dos fases separadas del condensado óptico de Bose-Einstein", enfatiza.
Los investigadores planean usar sus hallazgos como base para estudios adicionales para buscar nuevos estados del campo de luz en múltiples condensados de luz acoplados, que también pueden ocurrir en el sistema ". Si los estados de entrelazamiento mecánico cuántico adecuados ocurren en los condensados de luz acoplados, esto puede ser interesante para transmitir mensajes cifrados cuánticamente entre múltiples participantes ", dice Fahri Emre Öztürk.
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Materiales proporcionado por Universidad de Bonn . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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