Luz é armazenada e transportada pela primeira vez

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/10/2020

Átomos de rubídio-87 são transportados para a área de teste principal, uma câmara de vácuo feita sob medida. Depois de resfriados a temperaturas de apenas alguns microkelvins, eles são usados para transportar a luz.
[Imagem: Windpassinger Group]

Transporte de luz

Os físicos já haviam conseguido transportar antimatéria, mas agora eles conseguiram um feito que é um verdadeiro marco na ciência: Eles transportaram a luz.

É claro que a luz pode ir a qualquer lugar na velocidade máxima do Universo, mas aqui não se trata de disparar um pulso de luz: Wei Li e seus colegas da Universidade de Mainz, na Alemanha, armazenaram a luz em uma memória quântica, transportaram essa memória por uma distância de 1,2 milímetro e então capturaram de novo o pulso de luz que ficara guardado lá.

Eles demonstraram que o processo de transporte controlado e sua dinâmica têm um impacto pequeno nas propriedades da luz armazenada, permitindo a leitura dos dados armazenados nela.

Para isso, a equipe usou átomos do elemento rubídio 87 ultrafrios como meio de armazenamento para a luz, a fim de alcançar um alto nível de eficiência de armazenamento e uma longa vida útil dos pulsos luminosos.

"Por assim dizer, nós armazenamos a luz colocando-a em uma mala, só que no nosso caso a mala era feita de uma nuvem de átomos frios. Nós movemos esta mala por uma curta distância e depois retiramos a luz novamente. Isso é muito interessante não só para a física em geral, mas também para a comunicação quântica, porque a luz não é muito fácil de 'capturar', e se você quiser transportá-la para outro lugar de forma controlada, geralmente ela acaba sendo perdida," explicou o professor Patrick Windpassinger, coordenador da equipe.

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Como transportar a luz

Usando uma técnica conhecida como transparência induzida eletromagneticamente, pulsos de luz incidentes podem ser capturados e mapeados de forma coerente para criar uma excitação coletiva de átomos, que funcionam então como meio de armazenamento - uma memória.

Como o processo é reversível, a luz pode ser recuperada novamente com alta eficiência - de fato, esse processo já foi utilizado para armazenar a luz por até 1 minuto, mas até agora sem tirá-la do lugar.

A equipe havia desenvolvido recentemente uma técnica que permite que conjuntos de átomos frios sejam transportados em uma espécie de "esteira" - uma correia transportadora para a luz -, criada por dois feixes de laser. A vantagem desse método é que um número relativamente grande de átomos pode ser transportado e posicionado com um alto grau de precisão sem perda significativa de átomos e sem que os átomos sejam acidentalmente aquecidos.

Eles agora conseguiram usar essa esteira óptica para transportar nuvens atômicas que servem como uma memória de luz. As informações inicialmente armazenadas na luz podem ser recuperadas posteriormente no local de destino.

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Uma das técnicas desenvolvidas pela equipe consiste em usar fibras ópticas ocas como correia transportadora para a luz. No detalhe, o pulso de luz sendo transportado.
[Imagem: Windpassinger Group]

Memória pista de corrida

A equipe pretende a seguir otimizar seu aparato experimental, na tentativa de desenvolver uma memória do tipo pista de corrida para a luz, com seções separadas de leitura e escrita - esse tipo de memória, também conhecido como racetrack, só que para elétrons, vem sendo pesquisada há mais de uma década para substituir os discos rígidos.

Se funcionar com luz, uma memória pista de corrida pode não apenas ser muitíssimo mais rápida, mas também funcionar diretamente com qualquer tecnologia quântica ou fotônica.

A manipulação controlada e o armazenamento de informações quânticas - bem como a capacidade de recuperá-las - são pré-requisitos essenciais para a comunicação usando partículas elementares e para executar operações nos computadores quânticos.

Por sua vez, as memórias quânticas ópticas, que permitem o armazenamento e a recuperação de informações transportadas pela luz, são essenciais para redes de comunicação quântica escalonáveis - por exemplo, essas memórias podem constituir blocos de construção de repetidores quânticos ou ferramentas em computação quântica linear.

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