p Uma equipe internacional de cientistas desenvolveu o primeiro anti-laser do mundo para um condensado não linear de Bose-Einstein de átomos ultracold. Pela primeira vez, cientistas demonstraram que é possível absorver o sinal selecionado completamente, mesmo que o sistema não linear torne difícil prever o comportamento da onda. Os resultados podem ser usados ​​para manipular fluxos de superfluidos, criar lasers atômicos, e também estudar sistemas ópticos não lineares. O estudo foi publicado em Science Advances. p A transferência de informações bem-sucedida requer a capacidade de extinguir completamente um sinal eletromagnético selecionado sem qualquer reflexão. Isso pode acontecer apenas quando os parâmetros das ondas eletromagnéticas e do sistema ao redor delas são coerentes entre si. Dispositivos que fornecem absorção perfeita e coerente de uma onda com determinados parâmetros são chamados de anti-lasers. Eles têm sido usados ​​há vários anos na óptica, por exemplo, para criar filtros ou sensores de alta precisão. O trabalho dos anti-lasers padrão é baseado na interferência destrutiva das ondas incidentes no absorvedor. Se os parâmetros das ondas incidentes são correspondidos de uma certa maneira, então sua interação leva a uma absorção perfeita com reflexão zero.

p Contudo, até agora, não estava claro se tal absorção é possível em sistemas não lineares, como uma fibra óptica transmitindo um sinal de alta intensidade em um forte campo eletromagnético externo. O problema é que é muito mais difícil descrever a interação das ondas incidentes que se propagam no meio não linear. Ao mesmo tempo, os sistemas não lineares podem controlar a frequência e a forma da onda sem perda de energia. Isso pode ser útil para distinção de sinal em computadores ópticos. Contudo, o problema é que os sistemas não lineares muitas vezes se revelam instáveis, e prever seu comportamento pode ser difícil.

p Cientistas da Rússia, Alemanha e Portugal são os primeiros a construir um anti-laser para propagação de ondas em meio não linear. Em seus experimentos, os cientistas usaram um condensado de Bose-Einstein de átomos ultracold. Um condensado de Bose-Einstein é um estado peculiar da matéria observado quando o gás atômico é resfriado a quase zero absoluto. Sob estas condições, um gás contendo cerca de 50, 000 condensados ​​de átomos. Isso significa que todos os átomos formam uma nuvem coerente que suporta a propagação de ondas de matéria. Fortes interações repulsivas entre os átomos condensados ​​induzem propriedades não lineares no sistema. Por exemplo, a interação das ondas deixa de obedecer às leis da interferência linear.

p Para capturar o condensado, os cientistas usaram uma armadilha óptica periódica formada pela interseção de dois feixes de laser. Um feixe de elétrons focalizado aplicado à célula central da rede faz com que os átomos vazem dessa célula. Os átomos de células vizinhas vão para a célula central, se esforçando para compensar o vazamento. Como resultado, dois fluxos de matéria superfluida direcionados para o centro são formados no condensado. Uma vez que os fluxos se encontram na célula central, eles são absorvidos perfeitamente, sem reflexão.

p “As leis que descrevem a propagação das ondas em vários meios de comunicação são universais. Portanto, nossa ideia pode ser adaptada para implementar um anti-laser em outros sistemas não lineares. Por exemplo, em guias de ondas ópticas não lineares ou em condensados ​​de quasipartículas, como polaritons e excitons. Este conceito também pode ser usado ao trabalhar com ondas acústicas não lineares. Por exemplo, você pode construir um dispositivo que absorva sons de uma determinada frequência. Embora tais dispositivos não possam ser feitos em breve, mostramos que eles são possíveis, "observa o pesquisador Dmitry Zezyulin, membro do Laboratório Internacional de Fotoprocessos nos Sistemas Mesoscópicos da ITMO University.

p Os cientistas atualmente planejam mudar para sistemas ópticos não lineares, em que os átomos são substituídos por fótons. "Fótons, ao contrário dos átomos, são difíceis de manter no sistema por muito tempo. Contudo, Neste projeto, meus colegas conseguiram fazer um sistema atômico não linear se comportar como se consistisse em fótons. Ao mesmo tempo, eles conseguiram implementar uma absorção ideal em tais condições. Isso significa que esses processos também são possíveis em sistemas fotônicos não lineares, "diz Ivan Iorsh, o chefe do Laboratório Internacional de Fotoprocessos nos Sistemas Mesoscópicos da Universidade ITMO.