Cientistas “congelam” a luz por um minuto

No que poderia vir a ser um grande avanço no armazenamento de memória quântica e processamento da informação, pesquisadores alemães conseguiram congelar a coisa mais rápida do universo, a luz. E eles o fizeram por um minuto, um recorde.

Parece estranho, e é. A razão para querer manter a luz em seu lugar (além da pura grandiosidade dela) é para garantir que ela mantém suas propriedades de coerência quântica (ou seja, o seu estado de informação), tornando possível a construção de memória quântica à base de luz. E em quanto tempo a luz poderia ser mantida, no que diz respeito na medida em computação. Assim, ela poderia permitir comunicações quânticas mais seguras em longas distâncias.

É desnecessário dizer que, não é fácil prender a luz – você não pode simplesmente colocar no congelador. A luz é uma radiação eletromagnética que se move a 300 milhões de metros por segundo. Ao longo de um período de um minuto, ela pode viajar cerca de 11.000 mil milhas (18.000 mil quilômetros), ou 20 viagens de ida e volta para a lua. Então é um meio bastante astuto e escorregadio, para dizer o mínimo.

Mas a luz pode ser desacelerada e até mesmo parada completamente. E de fato, os pesquisadores conseguiram mantê-la por 16 segundos utilizando átomos frios.

Para esta experiência particular, o pesquisador Georg Heinze e sua equipe, converteram a ligação de luz em ligações atômicas. Fizeram usando um efeito de interferência quântica que faz com um meio de opacidade – neste caso, um cristal – transparente sobre uma escala estreita dos espectros de luz (um processo chamado Electromagnetically Induced Transparency, em português, Eletromagneticamente Induzido por Transparência). Os pesquisadores dispararam um laser através deste cristal (uma fonte de luz), que enviou seus átomos em uma superposição quântica de dois estados. Um segundo raio, em seguida, desligaram o primeiro laser e como consequência, a transparência. Assim, os pesquisadores reduziram a superposição – e prenderam o segundo feixe de laser no interior.

Imagem: Heinze et al.

E eles provaram a realização do armazenamento – e em seguida, recuperando com êxito – a informação na forma de uma imagem de 100 micrômetros de comprimento, com três listras horizontais sobre ele.

“O resultado supera as manifestações anteriores em gases atômicos por aproximadamente seis ordens de magnitude e oferece excitantes possibilidades de memórias de armazenamento quânticos de longa data que são espacialmente multiplexados, ou seja, podem armazenar diferentes bits quânticos como pixels diferentes”, observa o físico Hugues de Riedmatten em um artigo de revisão de física associado.

No futuro, os pesquisadores tentarão usar diferentes substâncias para aumentar ainda mais a duração do armazenamento de informações.

Estudo publicado na Physical Review