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Derecha: Fibras ópticas. © Lawrence Manning.
El pulso láser medía varios kilómetros antes de entrar a la celda, aunque el pulso cupo intacto dentro de la cámara de apenas unos centímetros de ancho. ¿Suena como magia? Tal vez... pero sólo era mecánica cuántica. La mecánica cuántica describe las extarñas reglas de la luz y la materia a escalas atómicas. En aquél mundo, la materia puede estar en dos lugares al mismo tiempo. Los objetos pueden ser partículas y ondas a la vez. Y nada es seguro -- solamente probable o improbable. Esta improbable hazaña -- detener la luz -- fué lograda por dos equipos. Uno fué dirigido por Ron Walsworth, un físico del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), y otro por Lene Hau del Departamento de Física de la Universidad de Harvard (Harvard University's Department of Physics). El grupo de Walsworth usó vapores tibios de rubidio para detener el pulso láser; el grupo de Hau usó un gas de sodio superfrío para lograr el mismo efecto. Abajo: Antes de lograr detener la luz por completo, Lene Hau y sus colegas en 1999, disminuyeron su velocidad hasta hacerla similar a la de una bicicleta . [más información]
La técnica requiere de dos lásers: un "láser de control" y un "láser de señal". El láser de señal es el que se detiene. Usando el láser de control, el equipo de Walsworth hizo que el gas de rubidio en la celda de vidrio se volviese "dispersivo" -- en otras palabras, la velocidad de la luz pasando a través del gas, dependía manifiestamente del color de la luz. (Los prismas trabajan de modo muy similar, aunque la analogía no es exacta). En este tipo de gas dispersivo, los átomos y los fotones interactúan enérgicamente, dice Walsworth. "Al ser arrastrados de manera efectiva por las fuertes interacciones con los átomos, los fotones se vuelven lentos". Los físicos llaman a este tipo de sistemas átomo-fotón, un "polaritón" (polariton en inglés). A continuación, los científicos redujeron la intensidad del láser de señal hasta que el polaritón fué 100% atómico. De repente, ya no aparecían fotones en la cámara. Sin embargo, la huella de los fotones permaneció -- en los propios átomos. Como un trompo para niños, los átomos giran ("spin" en inglés). Los físicos dicen que los átomos "poseen momento angular". La información que describe el láser que desaparece fué almacenada, como un código, en los patrones de arriba-y-abajo de los ejes de giro de los átomos.  Arriba: Conforme el pulso láser entra a la cámara que contiene al vapor de rubidio, la información que define la luz queda impresa en los estados de giro (spin) de los átomos (indicados por las pequeñas flechas). En el momento en que la luz es "detenida", solamente existen los estados de giro. Esta imagen de Tony Phillips está basada en otra del Instituto Americano de Física (American Institute of Physics). Liberar el pulso almacenado es fácil: otro rayo láser dirigido a través de la cámara puede liberarlo. "En un futuro próximo, esta técnica podría permitir el registro reversible de información cuántica entre átomos y luz de manera eficiente", dice Walsworth.
Right: Ron Walsworth, Centro Harvard de Astrofísica (Harvard Center for Astrophysics). La comunicación cuántica podría algún día ser usada para enviar mensajes ultrasecretos. Una de las características quintaesenciales del mundo cuántico es que cuando observamos un sistema, de hecho alteramos las propiedades de dicho sistema. En otras palabras, sería imposible "tocar" un mensaje cuántico sin dejar marcada una "huella digital". "Por esta razón, no hay manera de interceptar mensajes, romper el código y reenviarlos sin que el destinatario se de cuenta de ello", dice Walsworth. ¿Suena familiar? Puede serlo para los fanáticos de la serie Viaje a las Estrellas (Star Trek). Cada vez que el Capitán Kirk usa su transportador para visitar un planeta extraterrestre, los átomos distantes son re-ordenados por un rayo de algo parecido a una luz que hace coincidir el patrón molecular de su cuerpo para regresarlo a bordo de la nave Enterprise -- un exagerado ejemplo de "comunicación cuántica". Los transportadores de Viaje a las Estrellas permanecerán como ficción aún por mucho tiempo, dicen los científicos. Aún así, detener la luz podría ser un pequeño primer paso hacia este fin.
Izquierda: Una caprichosa ilustración de los
qubits, (bitios cuánticos).
Cortesía del Centro de
Computación Cuántica (Centre for Quantum Computation). Esta clase de computadora funcionaría solamente en caso de que hubiera una manera de detener la luz, cambiar su estado, y re-enviarla. El equipo de Walsworth ha demostrado que esta secuencia puede obtenerse: mientras un pulso de luz era impreso en los átomos de rubidio, ellos hicieron un cambio simple en los estados cuánticos de los átomos. Para deleite de los investigadores, el cambio estaba presente en el pulso regenerado de luz.
Derecha: Supercomputadora. © Roger Ressmeyer. No necesariamente: un grupo dirigido por Phillip Hemmer de la Base Hanscom de la Fuerza Aérea (Hanscom Air Force Base) -- quien está ahora en la Universidad A&M de Texas (Texas A&M University), ha demostrado que la luz puede ser detenida también por sólidos. Ellos usaron un aislante mezclado con una tierra rara (se les llama tierras raras a un grupo de elementos de la tabla periódica) -- un tipo de material generalmente usado en la producción de procesadores y memorias ópticas de ultra-alta densidad. "Es muy agradable pensar que funciona también en un estado sólido, lo cual nos acerca más a la electrónica que conocemos", dice Walsworth. En un mundo extraño y nuevo, donde los científicos pueden detener la luz, almacenarla y luego soltarla cuando lo deseen -- lo familiar nos ofrece más confianza. Las investigaciones actuales de Walsworth son apoyadas parcialmente por la NASA. |
Marzo
27, 2002: La luz puede ser difícil de manipular, aunque los
humanos ya han aprendido a hacerlo: Podemos crear luz (encendiendo una lámpara)
y destruirla (haciéndola iluminar el negro asfalto). Podemos medirla, doblarla,
y hacerla viajar más lentamente. Podemos usarla para propulsar naves espaciales,
para transmitir conversaciones telefónicas, para realizar una cirugía. Lo
que podemos hacer con la luz parece no tener fin... 
Walsworth
y Hau usaron vapores (de rubidio y sodio) para detener la luz. ¿Serán
las computadoras del futuro también vaporosas?
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