Se você gritar com alguém do outro lado do seu quintal, o som viaja no movimento agitado das moléculas de ar. Mas, em longas distâncias, sua voz precisa de ajuda para chegar ao destino - ajuda fornecida por telefone ou pela Internet. Os átomos não gritam, mas eles podem compartilhar informações através da luz. E também precisam de ajuda para se conectar a longas distâncias.

Agora, pesquisadores do Joint Quantum Institute (JQI) mostraram que as nanofibras podem fornecer uma ligação entre átomos distantes, servindo como uma ponte de luz entre eles. Sua pesquisa, que foi conduzido em colaboração com o Laboratório de Pesquisa do Exército e a Universidade Nacional Autônoma do México, foi publicado na semana passada em Nature Communications . A nova técnica poderia eventualmente fornecer canais de comunicação seguros entre átomos distantes, moléculas ou mesmo pontos quânticos.

Um átomo excitado, isto é, um com alguma energia extra - emite luz quando perde energia. Normalmente os átomos cuspem essa luz em direções aleatórias e em momentos diferentes. Mas esse processo aleatório pode ser domado se átomos excitados estiverem agrupados. Nesse caso, átomos podem sincronizar suas emissões de luz, como as palmas rítmicas de uma audiência apreciativa. Contudo, este efeito de sincronização, que é causado pela luz de diferentes átomos se juntando, não vai muito longe porque a força da luz enfraquece drasticamente em distâncias curtas. Embora seu vizinho possa ouvir você gritando a vários metros, os átomos precisam estar realmente próximos para interagir uns com os outros - normalmente mais próximos do que um mícron, que é cem vezes menor que a largura de um cabelo humano.

Agora, os físicos ampliaram o intervalo no qual os átomos podem sincronizar sua emissão de luz usando uma nanofibra óptica. Em um experimento, os pesquisadores mergulham uma nanofibra em uma nuvem de átomos de rubídio frios e excitam os átomos com um feixe de laser. À medida que os átomos na nuvem se movem, às vezes eles chegam muito perto da fibra. Se um átomo emite luz perto da fibra, o fio de vidro pode capturar a luz e canalizá-la para outro átomo, mesmo se os átomos estiverem distantes.

A equipe observou um grupo de átomos emitindo pulsos de luz em taxas diferentes do normal, eus não sincronizados - uma assinatura dessas interações de longo alcance. O efeito persistiu mesmo quando os físicos dividiram a nuvem atômica em duas para que os átomos em nuvens separadas só pudessem se conectar através da fibra, e não através de outros átomos na nuvem.

Os átomos neste experimento são separados apenas por distâncias de alguns pedaços de papel, mas os autores dizem que distâncias maiores - metros ou mesmo quilômetros - deveriam ser viáveis. "Mostramos que as nanofibras ópticas são excelentes para conectar átomos que estão bem distantes uns dos outros - se os átomos fossem do tamanho de uma pessoa, seria uma distância de mais de 300 quilômetros, "diz Pablo Solano, o principal autor do artigo e ex-aluno de pós-graduação do JQI. "A questão agora não é se os átomos interagem, mas até onde podemos levar suas conexões mediadas por fibra óptica. "Na escala dos átomos, mesmo alguns metros é uma distância enorme. Mas os autores dizem que uma combinação de nanofibras ópticas e fibras ópticas regulares - tecnologias já implantadas há muito tempo ligações à distância, TV a cabo e Internet - poderiam estender o alcance dessas conexões atômicas ainda mais longe.