Materia hecha de luz

Un estado óptico observado por vez primera podría facilitar muchísimo la computación cuántica con fotones.

Intentemos un experimento fácil y rápido: tomemos dos linternas en una habitación oscura y hagámoslas brillar de manera que sus rayos de luz se crucen. ¿Apreciamos algo curioso? La respuesta, bastante poco atractiva, es que no. Eso es porque los fotones individuales que forman la luz no interaccionan; se limitan a pasar unos junto a otros.

Pero ¿qué ocurriría si se pudiera hacer que las partículas lumínicas interactuaran, atrayéndose y repeliéndose entre sí como átomos en la materia ordinaria? La ciencia-ficción nos ha mostrado algunos ejemplos de cosas que podrían lograrse en tal caso. Una de las más populares es el sable de luz (espada láser) de la saga de La guerra de las galaxias. En un escenario más probable, se podría conseguir que dos rayos de luz se unieran y mezclaran en un solo chorro luminoso.

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Podría parecer que tal comportamiento óptico requiere estirar las leyes de la física más allá de lo creíble, pero en realidad unos científicos han demostrado ahora que se puede efectivamente hacer que los fotones interactúen, un logro que en un futuro cercano podría abrir una vía hacia el uso práctico y eficaz de fotones en la computación cuántica. Para los sables de luz, si es que algún día se decide intentar fabricarlos, habrá que esperar mucho más tiempo.

El equipo de Vladan Vuletic, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, y Mikhail Lukin de la Universidad Harvard, ambas instituciones en Estados Unidos, ha observado grupos de tres fotones interactuando, y hasta juntándose para acabar formando una clase completamente nueva de materia fotónica.

En unos experimentos controlados, los investigadores hallaron que cuando hacían pasar un rayo láser muy débil a través de una nube densa de átomos ultrafríos de rubidio, en vez de salir de dicha nube como fotones individuales, distribuidos de forma aleatoria, estos se unían entre sí en parejas o tríos, lo que sugiere que estaba produciéndose algún tipo de interacción (en este caso, atracción) entre ellos.

Se puede hacer que los fotones interactúen. (Imagen: Christine Daniloff/MIT)

Los fotones normalmente no poseen masa y viajan a una velocidad de 300.000 kilómetros por segundo (si no hay obstáculos que los enlentezcan). En cambio, los investigadores hallaron que los fotones unidos adquirieron una fracción de la masa del electrón. Estas nuevas partículas de luz lastradas eran también relativamente lentas, viajando unas 100.000 veces más despacio que los fotones normales que no interactúan.

Parece, por tanto, que los fotones sí pueden atraerse o entrelazarse entre sí, bajo las circunstancias adecuadas, tal como destaca Vuletic. Si se les puede hacer interactuar de otras formas, los fotones podrían ser utilizados de manera eficaz para realizar computaciones cuánticas de enorme complejidad y a una velocidad elevadísima.

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