Scientia

Uitaţi de X-Men. Fotonii sunt super-eroii. Ei călătoresc cu cea mai mare viteză posibilă din univers, iar recent s-a reuşit schimbarea culorii şi modificarea formelor undelor asociate lor. Isprava aduce cu un pas mai aproape visul de a avea ultra-computere cuantice.

Fotonii sunt undele de energie electromagnetică şi sunt caracterizaţi de lungimi de undă diferite (mai pe înţelesul tuturor, culorile, în cazul spectrului vizibil). Forma undelor electromagnetice asociate fotonilor variază şi ea, în parte în funcţie de modul în care au fost produşi fotonii. Forma unui foton produs de un laser este asemănătoare curburii unui clopot, de exemplu, în timp ce un foton emis spontan de către un atom, atunci când un electron pierde energie, are o zonă de maxim care urcă foarte rapid, amplitudinea undei micşorându-se treptat. Forma poate afecta modul în care un foton interacţionează în cazul coliziunilor.

În mod normal, fotonii îşi menţin dimensiunea şi forma până când sunt absorbiţi de materie. Acum, Matthew Rakher de la Institutul Naţional de Standarde şi Tehnologii din Gaithersburg, Maryland, a făcut ca fotonii să se comporte precum veritabili cameleoni capabili să îşi modifice şi forma (undei - n.tr.). Matthew a direcţionat fotoni din domeniul infraroşu, cu o lungime de undă de 1300 de nanometri, printr-un cristal, în care a pompat, de asemenea, fotoni produşi de un laser, cu lungimea de undă de 1550 de nanometri. Formele undelor electromagnetice erau diferite.

Cristalul a acţionat ca un ghid de undă, orientând fotonii astfel încât aceştia să se ciocnească sub un anumit unghi şi într-o anumită poziţie, să se combine şi să dea naştere unor fotoni cu o lungime de undă de 710 nanometri, cu aceeaşi formă ca a fotonilor produşi de laser. (Physical Review Letters, DOI: 10.1103 / physrevlett.107.083602).

Asemenea transformări vor fi cruciale în dezvoltarea reţelelor de calculatoare cuantice. Aceste computere înlocuiesc biţii clasici cu biţi cuantici (qubiţi), care pot exista într-un anumit moment într-o multitudine de stări cuantice, ceea ce permite efectuarea simultană de operaţii de calcul multiple.

Computerele cuantice ar putea trimite şi stoca datele utilizând proprietăţile cuantice ale fotonilor, cum ar fi polarizarea, care este o măsură a momentului cinetic al fotonilor. Problema este la cablurile de fibră optică, care ar transmite fotonii între calculatoare şi care funcţionează cel mai eficient la lungimi de undă din domeniul infraroşu, în timp ce dispozitivele cuantice de memorie – făcute  din atomi, care ar absorbi fotonii – funcţionează mai bine cu fotoni din zona spectrului vizibil de o anumită formă.

Noul mecanism ar reduce la minim datele pierdute în traducere, spune Rakher. "Cercetările noastre oferă o metodă de a manevra fotoni individuali cu lungimi de undă din domeniul necesar telecomunicaţiilor, astfel încât să li se schimbe lungimea de undă şi forma astfel încât să poată fi stocaţi în memoriile cuantice ce lucrează la lungimi de undă din zona spectrului vizibil", declară acesta.

McGuinness Hayden de la Universitatea din Oregon, Eugene vorbeşte despre lucrare în termenii următori: "o metodă  inteligentă pentru rezolvarea a două probleme dificile".

Textul de mai sus reprezintă traducerea articolului Photons made to change colour and shape, publicat de New Scientist. Scientia.ro este singura entitate responsabilă pentru eventuale erori de traducere, Reed Business Information Ltd şi New Scientist neasumându-şi nicio responsabilitate în această privinţă.

Traducerea: Anamaria Spătaru