Um novo método desenvolvido na Universidade de Bonn simplifica o ajuste ultrapreciso para experimentos de óptica quântica.

Um feixe de luz só pode ser visto quando atinge partículas de matéria e é espalhado ou refletido por elas. No vácuo, Contudo, é invisível. Os físicos da Universidade de Bonn desenvolveram agora um método que permite a visualização de feixes de laser mesmo sob essas condições. O método torna mais fácil realizar o alinhamento de laser ultrapreciso necessário para manipular átomos individuais. Os pesquisadores já apresentaram seu método na revista. Revisão Física Aplicada .

Quando átomos individuais interagem uns com os outros, eles freqüentemente exibem um comportamento incomum devido ao seu comportamento quântico. Esses efeitos podem, por exemplo, ser usado para construir os chamados computadores quânticos, que pode resolver certos problemas com os quais os computadores convencionais lutam. Para tais experimentos, Contudo, é necessário manobrar átomos individuais exatamente na posição correta. "Fazemos isso usando feixes de laser que funcionam como correias transportadoras de luz, por assim dizer, "explica a Dra. Andrea Alberti, que liderou o estudo no Instituto de Física Aplicada da Universidade de Bonn.

Essa correia transportadora de luz contém incontáveis ​​bolsões, cada um dos quais pode conter um único átomo. Esses bolsos podem ser movidos para frente e para trás à vontade, permitindo que um átomo seja transportado para um local específico no espaço. Se você quiser mover os átomos em direções diferentes, você geralmente precisa de muitas dessas correias transportadoras. Quando mais átomos são transportados para o mesmo local, eles podem interagir uns com os outros. Para que este processo ocorra sob condições controladas, todos os bolsos da correia transportadora devem ter o mesmo formato e profundidade. “Para garantir essa homogeneidade, os lasers devem se sobrepor com a precisão do micrômetro, "explica Gautam Ramola, o principal autor do estudo.

Um feijão em um estádio de futebol

Essa tarefa é menos trivial do que parece. Por uma coisa, requer grande precisão. "É como ter que apontar um apontador laser das arquibancadas de um estádio de futebol para acertar um feijão que está no ponto inicial, "Alberti esclarece." Mas isso não é tudo - você realmente tem que fazer isso de olhos vendados. "Isso ocorre porque os experimentos quânticos acontecem em um vácuo quase perfeito, onde os feixes de laser são invisíveis.

Os pesquisadores em Bonn, portanto, usaram os próprios átomos para medir a propagação de feixes de laser. "Para fazer isso, primeiro mudamos a luz do laser de uma forma característica - também a chamamos de polarização elíptica, "Alberti explica. Quando os átomos são iluminados por um feixe de laser preparado dessa forma, eles reagem mudando seu estado de uma maneira característica. Essas mudanças podem ser medidas com uma precisão muito alta.

"Cada átomo atua como um pequeno sensor que registra a intensidade do feixe, "Alberti continua." Ao examinar milhares de átomos em diferentes locais, podemos determinar a localização do feixe com uma precisão de alguns milésimos de milímetro. "

Desta maneira, os pesquisadores tiveram sucesso, por exemplo, no ajuste de quatro feixes de laser para que eles se cruzassem exatamente na posição desejada. "Esse ajuste normalmente levaria várias semanas, e você ainda não teria garantia de que o ótimo foi alcançado, "Alberti diz." Com nosso processo, só precisávamos de cerca de um dia para fazer isso. "