Investigadores del departament d’Òptica de la Universitat de València publican un trabajo en la revista Physical Review Letters en el que demuestran teóricamente una nueva forma de generar luz libre de fluctuaciones cuánticas. Los autores del artículo son Carlos Navarrete-Benlloch, Eugenio Roldán, y Germán J. de Valcárcel, director del trabajo.
Este tipo de luz, denominado “comprimido” (squeezed en inglés), es imprescindible en ciertas aplicaciones, como los protocolos de información cuántica o la detección de ondas gravitacionales, que se sitúan en la frontera de lo que los físicos pueden hacer hoy en día. Según explican los investigadores, el fenómeno se basa en la ruptura espontánea de simetría espacial (una estructura que es simétrica deviene, espontáneamente, asimétrica) que puede ocurrir en los haces de luz emitidos por algunos dispositivos ópticos.
La luz emitida de esta forma posee características mejoradas respecto a la luz “comprimida” que se genera en los laboratorios mediante técnicas usuales: por ejemplo, la calidad de la compresión cuántica puede ser idealmente perfecta e independiente de las condiciones de funcionamiento del dispositivo, lo cual es importante desde el punto de vista de las aplicaciones.
Los investigadores explican su trabajo del modo siguiente: “El nuevo fenómeno ha sido predicho para un dispositivo denominado oscilador óptico paramétrico, que se emplea rutinariamente para producir luz comprimida. Este dispositivo está constituido por un material no lineal (un cierto tipo de cristal transparente) que se sitúa entre dos espejos paralelos entre sí (una cavidad óptica).
La cavidad se ilumina desde el exterior con un haz láser llamado de bombeo (digamos de color azul) de sección circular y el cristal no lineal convierte cada fotón de bombeo en una pareja de fotones de mayor longitud de onda (digamos de color rojo) con fuertes correlaciones entre ellos. Todo esto es conocido.
La novedad aparece cuando la separación entre espejos se elige de manera que la sección transversal del haz de luz roja contenga dos lóbulos: la simetría, circular en este caso, se ha roto espontáneamente. Las fluctuaciones cuánticas hacen que la orientación de los lóbulos esté completamente indeterminada y, a cambio de esto, el haz generado queda libre de fluctuaciones”.
Las fluctuaciones cuánticas están por todas partes, por ejemplo en la luz emitida por un láser, y limitan de manera última la precisión con la que se puede medir magnitudes haciendo uso de la luz. Por lo que respecta a futuras aplicaciones, los investigadores explican que “estamos hablando, por un lado, de técnicas metrológicas ultraprecisas como la medida de los ínfimos desplazamientos que han de producir las ondas gravitacionales y, por otro, de aplicaciones hasta hace poco consideradas de ciencia-ficción como la teleportación, entre otras”.
El artículo ha recibido cobertura destacada por parte de la American Physical Society al aparecer comentado en la selección Physical Review Focus. Se puede consultar este comentario aquí.
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Referencia bibliográfica:
Carlos Navarrete-Benlloch, Eugenio Roldán, y Germán J. de Valcárcel, Physical Review Letters, 100, 203601.
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