Aparece ventana de transparencia en un conjunto de iones – Physics World

Físicos en los EE. UU. han descubierto un "interruptor" basado en láser que convierte una muestra de iones en completamente transparente a ciertas frecuencias. Trabajando en el Instituto de Tecnología de California (Caltech), el equipo descubrió que cuando acoplaban iones de iterbio (Yb³⁺) a un resonador nanofotónico y los excitó fuertemente con luz láser, los iones dejaron de reflejar abruptamente la luz en las frecuencias asociadas con sus vibraciones. Este efecto, que el equipo denominó "transparencia inducida colectivamente", podría tener aplicaciones en dispositivos ópticos cuánticos.

“Descubrimos el fenómeno mientras tratábamos de desarrollar técnicas para controlar los átomos de iterbio acoplados a una cavidad óptica utilizando luz láser”, codirector del equipo. Andrei Faraón decirles Mundo de la física. La cavidad, que mide 20 micras de ancho, contiene aproximadamente un millón de Yb³⁺ iones Como grupo, estos iones vibran en una amplia distribución de frecuencias, pero Faraon explica que cada ion individual solo vibra dentro de un rango de frecuencia muy estrecho.

“Cuando se prueba con un láser de menor potencia, el sistema es opaco”, continúa. “Sin embargo, cuando el láser se sintoniza a una frecuencia exactamente en el medio de la distribución de frecuencias y su potencia aumenta, el sistema se vuelve transparente”.

Similar a la interferencia destructiva

Este efecto de transparencia selectiva está relacionado con cómo oscilan los iones con respecto al láser, dice Faraon. Lo compara con el conocido fenómeno de la interferencia destructiva, en el que las ondas de dos o más fuentes se anulan entre sí. En el sistema estudiado en este trabajo, los grupos de iones absorben y reemiten luz continuamente. Normalmente, este proceso de reemisión significa que la luz láser se refleja. En la frecuencia de transparencia inducida colectivamente, sin embargo, sucede algo muy diferente: la luz reemitida de cada uno de los iones en un grupo se equilibra, lo que lleva a una disminución dramática en la reflexión.

La cavidad del átomo ve el mismo fotón dos veces

Además de la transparencia inducida colectivamente, Faraon y sus colegas también observaron que el conjunto de iones puede absorber y emitir luz mucho más rápido o más lento que un solo ion, según la intensidad del láser. Estos procesos se conocen como super-radiancia y sub-radiancia, respectivamente, y no se comprenden bien. Aun así, los investigadores dicen que este patrón de emisión óptica altamente no lineal podría explotarse para crear tecnologías ópticas cuánticas más eficientes. Los ejemplos pueden incluir memorias cuánticas en las que la información se almacena en un conjunto de iones fuertemente acoplados, así como láseres súper radiantes de estado sólido para interconexiones cuánticas basadas en conjuntos en procesadores de información cuántica.

La investigación se describe en Naturaleza.

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• Fuente: https://physicsworld.com/a/transparency-window-appears-in-an-ensemble-of-ions/