Pesquisadores criam uma “impressão” em um superfóton Pesquisadores criam uma “impressão” em um superfóton
Um método desenvolvido na Universidade de Bonn pode ter aplicações potenciais para comunicação à prova de escutas
Milhares de partículas de luz podem se fundir em um tipo de “super fóton” sob certas condições. Pesquisadores da Universidade de Bonn agora conseguiram usar “pequenos nano moldes” para influenciar o design desse chamado condensado de Bose-Einstein. Isso permite que eles moldem o ponto de luz em uma estrutura de rede simples, consistindo de quatro pontos de luz dispostos em forma quadrática. Essas estruturas poderiam ser potencialmente usadas no futuro para tornar a troca de informações entre vários participantes à prova de toque. Os resultados foram publicados no periódico Physical Review Letters.
Quando um grande número de partículas de luz são resfriadas a uma temperatura muito baixa e simultaneamente confinadas em um espaço compacto, elas de repente se tornam indistinguíveis e se comportam como um único superfóton. Os físicos chamam isso de condensado de Bose-Einstein e normalmente se assemelha a uma mancha de luz borrada. “No entanto, agora conseguimos imprimir uma estrutura de rede simples no condensado”, diz Andreas Redmann do Instituto de Física Aplicada (IAP) da Universidade de Bonn.
Os pesquisadores do IAP criam superfótons enchendo um pequeno recipiente com uma solução de corante. As paredes laterais do recipiente são reflexivas. Se as moléculas de corante forem excitadas com um laser, elas produzem fótons que ricocheteiam para frente e para trás entre as superfícies reflexivas. Essas partículas de luz começam relativamente quentes. No entanto, elas colidem repetidamente com as moléculas de corante à medida que se movem entre as superfícies reflexivas e esfriam até finalmente se condensarem para formar um superfóton.
Desníveis nas superfícies reflexivas influenciam o desenho do condensado
“As superfícies reflexivas são normalmente perfeitamente lisas”, explica Redmann. “Decidimos adicionar deliberadamente pequenos entalhes a elas, o que, figurativamente falando, fornece mais espaço para a luz se acumular nelas.” Isso efetivamente imprime uma estrutura no condensado – quase como quando você pressiona um molde com um lado fechado para baixo em uma caixa de areia: se você levantá-lo novamente, ainda poderá ver a impressão do molde na areia.
“Dessa forma, conseguimos criar quatro regiões onde o condensado prefere ficar”, diz Redmann. É como se você dividisse uma tigela de água entre quatro copos dispostos em forma quadrática. Em contraste com a água, no entanto, o superfóton não necessariamente se dividirá em quatro porções menores. Se os copos forem posicionados próximos o suficiente para que as partículas de luz possam passar mecanicamente quânticas para frente e para trás entre eles, ele permanece como um único condensado.
Essa propriedade poderia ser usada, por exemplo, para criar o chamado entrelaçamento quântico. Se a luz em um copo muda seu estado, isso também impactará a luz nos outros copos. Essa correlação física quântica entre os fótons é um requisito básico para tornar a troca de informações – como discussões ou transações secretas – entre vários participantes à prova de toque.
“Ao mudar deliberadamente a forma das superfícies reflexivas, é teoricamente possível criar condensados de Bose-Einstein que são divididos entre 20, 30 ou até mais locais de rede”, explica Redmann. “Isso nos permitiria tornar a comunicação entre muitos participantes em uma discussão à prova de toque. Nosso estudo mostrou pela primeira vez como certos padrões de emissão podem ser deliberadamente criados para uso em uma aplicação específica. Isso torna o método extremamente interessante para muitos desenvolvimentos tecnológicos diferentes.”
