Luz ultravioleta para controlar un sistema cuántico

Se ha conseguido por vez primera manipular la evolución temporal de un sistema cuántico mediante su interacción con pulsos de luz en el rango del ultravioleta extremo, el rango ultravioleta más cercano a los rayos X en el espectro electromagnético.

El logro es obra de un equipo integrado, entre otros, por Lukas Bruder y Fabian Richter, de la Universidad de Friburgo en Alemania, así como por Giulio Cerullo, del Politécnico de Milán en Italia.

El equipo descubrió que es posible controlar la materia a nivel atómico aprovechando propiedades peculiares de la luz en el ultravioleta extremo. Los autores del estudio llevaron a cabo experimentos en los que consiguieron controlar los estados cuánticos de la materia a escalas de tiempo ultrarrápidas, así como sus propiedades químicas, con extrema precisión. La técnica se demostró en átomos de helio.

El equipo logró con éxito el difícil objetivo de esculpir la amplitud, la fase y la polarización de pulsos ultracortos de luz en el rango del ultravioleta extremo con el fin de controlar el comportamiento de los átomos. Este nivel de control permitió potenciar determinados procesos cuánticos y suprimir otros.

Los experimentos se llevaron a cabo en el láser de electrones libres FERMI, emplazado en las instalaciones del sincrotrón Elettra en Trieste, Italia.

“Este proceso, que es intrínsecamente una consecuencia de la física cuántica, podría permitirnos utilizar la luz como reactivo químico para controlar la eficiencia de las reacciones. Esto permitiría la producción eficiente de moléculas altamente especializadas para aplicaciones en la industria farmacéutica y en otras”, aventura Cerullo.

La nueva técnica para controlar un sistema cuántico mediante luz ultravioleta ha sido demostrada en átomos de helio. (Foto: Alessia Candeo / Politecnico di Milano)

Bruder, Richter, Cerullo y sus colegas exponen los detalles técnicos de sus experimentos pioneros en la revista académica Nature, bajo el título “Strong-field quantum control in the extreme ultraviolet domain using pulse shaping”. (Fuente: NCYT de Amazings)