leyendo
Artículos de Divulgación, Las nuevas nuevas

Premio nobel de Física 2012: Serge Haroche y David J. Wineland

El premio Nobel de Física de este año fue otorgado a los profesores Serge Haroche y David Wineland por “el desarrollo de métodos experimentales novedosos que permiten la medición y manipulación de sistemas cuánticos individuales”.

¿Qué hizo cada uno?

Fotones individuales

En el laboratorio de David Wineland, se dedican a “atrapar” iones o átomos cargados a través de campos eléctricos. Las partículas son aisladas de calor y radiación, en experimentos al vacío a muy bajas temperaturas. Usando un láser pulsado, el cual se utiliza para suprimir el movimiento térmico de iones en la trampa, poniendo al ion en su estado de más baja energía y permitiendo el estudio de los fenómenos cuánticos con el ion atrapado.

Un pulso de láser cuidadosamente calibrado se puede utilizar para poner el ion en un estado de superposición, es decir, permitir la existencia simultánea de dos estados claramente diferentes. Por ejemplo, el ion puede ocupar dos niveles de energía diferentes al mismo tiempo. ¿Cómo? Si comienza en un nivel de energía más bajo y el impulso de láser sólo empuja el ión a mitad de camino hacia un nivel superior de energía de modo que este se queda entre los dos niveles, esto es, en una superposición de estados de energía, con una probabilidad igual de terminar en cualquiera de los dos. ¡Permitiendo el estudio de una superposición cuántica de estados de energía del ión!

Fotones individuales

Por otro lado, Serge Haroche y su grupo de investigación hacen algo diferente, en su laboratorio en París, hace que fotones a energía de microondas reboten en el interior de una pequeña cavidad (3 cm.) entre dos espejos. Dichos espejos, están hechos de material superconductor, enfriados a una temperatura apenas por encima del cero absoluto, por lo que estos espejos son tan reflectantes, que un solo fotón puede rebotar de un lado a otro dentro de la cavidad para casi un décimo de un segundo antes de que se pierda o se absorba ( o sea que en su vida media, el fotón habrá recorrido 40.000 kilómetros, lo que equivale a cerca de un viaje alrededor de la Tierra). Es ahí, donde Haroche tiene atrapado al fotón, listo para manipularlo cuánticamente. Para ello, Haroche, utiliza átomos especiales, “átomos de Rydberg”. Un átomo de Rydberg tiene un radio de unos 125 nanómetros, por lo que es aproximadamente 1.000 veces más grande que los átomos normales. Estos gigantescos átomos son enviados (a ciertas velocidades, cuidadosamente escogidas) a la cavidad uno por uno para que su interacción con el fotón esté bien controlada.

La interacción entre el fotón y el átomo crea un cambio en la fase del estado cuántico del átomo (pensando al átomo como una onda). Este desplazamiento de fase se puede medir a la salida del átomo de la cavidad, si no hay desplazamiento de fase, significa que no hay ningún fotón dentro. ¡Detectando fotones individuales sin destruirlos! Con un método similar, incluso pueden contar fotones dentro de la cavidad.

¿En qué nos ayudan estos avances?

La ingeniería cuántica engloba métodos teóricos y experimentales en los que se busca tener un control máximo de los estados cuánticos de un sistema para implementar procesos de diversa índole, entre otras aplicaciones:  a la codificación, transmisión y decodificación de información, implementación de algoritmos lógicos y numéricos, mediciones de precisión al límite establecido por la naturaleza, y simulación de procesos físicos en ambientes controlados. ¡Nos abre las puertas hacia avances en computación cuántica y medir el tiempo con relojes cada vez más precisos!

Referencias:

http://www.fisica.unam.mx/noticias_premionobelfis2012.php

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2012/

Anuncios

Comentarios

Aún no hay comentarios.

Responder

Introduce tus datos o haz clic en un icono para iniciar sesión:

Logo de WordPress.com

Estás comentando usando tu cuenta de WordPress.com. Cerrar sesión /  Cambiar )

Google+ photo

Estás comentando usando tu cuenta de Google+. Cerrar sesión /  Cambiar )

Imagen de Twitter

Estás comentando usando tu cuenta de Twitter. Cerrar sesión /  Cambiar )

Foto de Facebook

Estás comentando usando tu cuenta de Facebook. Cerrar sesión /  Cambiar )

Conectando a %s

Archivos

Actualizaciones de Twitter

Error: Twitter no responde. Por favor, espera unos minutos y actualiza esta página.

Anuncios
A %d blogueros les gusta esto: