Partículas de luz (fótons) ocorrem como minúsculas, porções indivisíveis. Muitos milhares dessas porções de luz podem ser fundidas para formar um único super-fóton se forem suficientemente concentrados e resfriados. As partículas individuais se fundem entre si, tornando-os indistinguíveis. Os pesquisadores chamam isso de condensado de Bose-Einstein fotônico. Há muito se sabe que os átomos normais formam esses condensados. O Prof. Martin Weitz, do Instituto de Física Aplicada da Universidade de Bonn, atraiu a atenção dos especialistas em 2010, quando produziu pela primeira vez um condensado de Bose-Einstein a partir de fótons.

Em seu último estudo, A equipe do Prof. Weitz fez experiências com esse tipo de super-fóton. Na configuração experimental, um feixe de laser foi rapidamente rebatido para frente e para trás entre dois espelhos. No meio estava um pigmento que resfriava a luz do laser a tal ponto que um super-fóton era criado a partir das porções individuais de luz. "O especial é que construímos uma espécie de poço óptico de várias formas, para o qual o condensado de Bose-Einstein foi capaz de fluir, "relata Weitz.

Um polímero varia o caminho da luz

A equipe de pesquisadores usou um truque aqui:misturou um polímero ao pigmento entre os espelhos, que mudou seu índice de refração dependendo da temperatura. A rota entre os espelhos para a luz, portanto, mudou para que comprimentos de onda de luz mais longos passassem entre os espelhos quando aquecidos. A extensão do caminho da luz entre os espelhos pode ser variada, em que o polímero pode ser aquecido por meio de uma camada de aquecimento muito fina.

"Com a ajuda de vários padrões de temperatura, fomos capazes de criar diferentes dentes ópticos, "explica Weitz. A geometria do espelho só parecia deformada, enquanto o índice de refração do polímero mudou em certos pontos - no entanto, isso teve o mesmo efeito de uma forma oca. Parte do super-fóton fluiu para este poço aparente. Desta maneira, os pesquisadores puderam usar seus aparelhos para criar diferentes, padrões de perda muito baixa que capturaram o condensado fotônico de Bose-Einstein.

Precursor de circuitos quânticos

A equipe de pesquisadores investigou detalhadamente a formação de dois poços vizinhos, controlada através do padrão de temperatura do polímero. Quando a luz em ambas as cavidades ópticas permaneceu em um nível de energia semelhante, o super-fóton fluiu de um poço para o vizinho. "Este foi um precursor dos circuitos quânticos ópticos, "destacou o físico da Universidade de Bonn." Talvez até arranjos complexos, para o qual o emaranhamento quântico ocorre em interação com uma possível interação de fótons em materiais adequados, podem ser produzidos com esta configuração experimental. "

Isso seria, por sua vez, ser o pré-requisito para uma nova técnica de comunicação quântica e computadores quânticos. "Mas isso ainda está muito longe, "diz Weitz. As descobertas da equipe de pesquisa também poderiam ser usadas para desenvolver lasers - por exemplo, para trabalhos de soldagem de alta precisão.