Luz é parada e depois segue seu caminho

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/04/2015

A inserção de átomos dopantes torna a fibra óptica um meio no qual a luz viaja muito lentamente.
[Imagem: TU Wien]

Manipulando a luz

Inserindo cuidadosamente uma série de átomos dopantes em uma fibra de vidro, pesquisadores da Universidade de Viena, na Áustria, conseguiram parar a luz, e depois fazê-la fluir novamente.

Este feito era esperado para mais cedo ou mais tarde, sobretudo depois de uma série de experimentos que demonstraram ser possível reduzir a velocidade da luz, inclusive dentro de um chip de silício.

De qualquer forma, a realização deste experimento é um marco no caminho para os processadores fotônicos, as memórias que guardam dados usando a luz e, mais no futuro, para os computadores quânticos - isto sem contar os impactos imediatos nas tecnologias de transmissão de dados por fibras ópticas e na criptografia quântica.

Parando a luz

Inserindo átomos de césio no interior de uma fibra de vidro muito fina, Clément Sayrin e seus colegas conseguiram reduzir a velocidade da luz para meros 180 km/h - no vácuo a velocidade da luz é de 1.079.252.848,8 km/h, ou 299.792,458 m/s.

A velocidade da luz muda quando ela viaja por outros meios, mas o aparato criado por Sayrin tem um efeito extremo, retardando a luz em um nível recorde - recentemente outra equipe conseguir reduzir a velocidade da luz em pleno ar, sem usar fibras ópticas.

Mas não foi só isso. Usando uma segunda fonte de luz, eles conseguiram parar a luz, e depois fazer com que ela continuasse seu caminho.

Quando os átomos de césio absorvem a luz, eles passam de um estado de baixa energia para um estado de energia mais alta, mas essa luz não pode ser recuperada de forma controlada.

Como já existem fibras ópticas em todo o planeta, os pesquisadores sonham em uma internet quântica muito mais rápida do que a atual.
[Imagem: TU Wien]

O que a equipe fez foi usar um segundo laser de controle, que acopla o estado de alta energia do átomo de césio a um terceiro estado atômico. "A interação entre estes três estados quânticos impede que o fóton seja simplesmente absorvido e aleatoriamente emitido. Em vez disso, a informação quântica do fóton é transferida para um conjunto de átomos de maneira controlada, e pode ser armazenada por algum tempo," explica Sayrin.

Os fótons são absorvidos pelos átomos e, dois microssegundos mais tarde, são reemitidos - dois microssegundos parecem pouco, mas nesse tempo a luz teria viajado cerca de meio quilômetro. Como a informação do fóton não se perde, isto significa que a luz fica parada por alguns instantes, contida nos átomos de césio, e depois continua seu caminho.

Tecnologias quânticas

Como a informação do fóton não se perde, a técnica poderá ser usada também na criptografia quântica, na qual o mero fato de tentar espionar uma informação é suficiente para que um espião seja detectado.

A mesma equipe já havia usado um aparato experimental semelhante para quebrar a simetria da luz e para demonstrar a possibilidade de usar os átomos de césio como qubits para computadores quânticos.

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