Los
átomos ultrafríos, según la simulación numérica, quedarían suspendidos sobre
una superficie metálica por la acción del campo nanoplasmónico. Una vez
dispuestos de ese modo, los átomos serían iluminados con un láser que
permitiría generar un campo magnético artificial que los átomos podrían notar. crédito UB
En
1998 se otorgó el premio Nobel de Física al descubrimiento de un tipo de fluido cuántico con excitaciones
de carga fraccionaria conocido como estado de Laughlin. Producir este estado
cuántico, que explica el comportamiento de los electrones en placas metálicas
bidimensionales cuando están sometidos a campos magnéticos intensos, es desde
hace una década uno de los objetivos que más interés despierta en el campo de
investigación de átomos ultrafríos y condensados de Bose-Einstein.
Ahora,
en un trabajo teórico firmado por investigadores de la Universidad deBarcelona y del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) y publicado hoy en Nature Communcations, se propone un método para
generar este tipo de estados en sistemas bidimensionales de átomos ultrafríos,
con potenciales aplicaciones en computación
cuántica.
«El
trabajo combina varias ideas de vanguardia, como por ejemplo la generación de
campos magnéticos artificiales, que permiten estudiar fenómenos como el efecto
Hall cuántico fraccionario (al que dan lugar los estados de Laughlin) en
sistemas compuestos por átomos neutros, con el uso de trampas nanoplasmónicas
(un tipo de oscilaciones colectivas de la nube electrónica de un metal a nivel
cuántico) para poder confinar el sistema de átomos en una región
bidimensional», apunta Bruno Juliá,
investigador de la UB
y primer autor del estudio.
Así,
los átomos ultrafríos, según la simulación numérica, quedarían suspendidos
sobre una superficie metálica por la acción del campo nanoplasmónico. Una vez
dispuestos de ese modo, los átomos serían iluminados con un láser que
permitiría generar un campo magnético artificial que los átomos podrían notar,
como les ocurre de manera natural a los electrones en la placa metálica. «Este
trabajo es innovador porque conseguimos combinar las ideas fundamentales de la
nanotecnología y la física de los átomos ultrafríos», explica Maciej
Lewenstein, investigador del ICFO.
Para
conseguir que los átomos interaccionen entre ellos —cosa que en principio no
pueden hacer, ya que el principio de Pauli de la mecánica cuántica impide que
dos fermiones idénticos se «toquen»— y presenten un comportamiento similar a la
repulsión entre cargas de los electrones, se aprovecha la excitación virtual de
uno de ellos, dando lugar a una fuerza interatómica cuya intensidad se puede
regular experimentalmente.
El
trabajo surge de la colaboración entre el Departamento de Estructura y Constituyentes de la Materia de la Facultad
de Física de la UB
y los grupos de Nanofotónica Cuántica y de Teoría de la Óptica Cuántica del ICFO -centros adscritos al campus de excelencia internacional
BKC-, cuya labor conjunta ha permitido articular los avances en nanofotónica
con el campo de la simulación cuántica en sistemas de átomos ultrafríos.
Este
trabajo, titulado «Engineering p-wave interactions in ultracold atoms using nanoplasmonictraps» de B.Juliá-Díaz, T.Grass, O. Dutta, D.E. Chang y M. Lewenstein,
aparece en la Revista Nature
Fuente
/ Compilación Tendencias 21 / Nature julio 2013
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