Pesquisadores Descobrem um Novo Método para Obter ‘Luz Quântica’
Os cientistas teorizaram um mecanismo atual para gerar “luz quântica” de alta energia. Que examinaria novas propriedades da matéria na escala atômica.
Os pesquisadores, do Universidade de Cambridge, juntamente com colegas do estado unido, Israel e Áustria. Desenvolveram um conceito descrevendo um novo estado de luz. Que tem a capacidade de controlar propriedades quânticas sobre uma grande variedade de frequências, tão grandes quanto as frequências de raios-x. Seus resultados são relatados na revista científica Nature Physics.
O mundo ao nosso redor pode ser explicado segundo as leis da física clássica. Mas quando vemos as coisas em uma escala atômica, o mundo incomum da física quântica torna-se dominante. Imagine uma bola de basquete: observando-a com a olho nu, a bola de basquete atua de acordo com as leis da física clássica. No entanto, os átomos que compõem a bola agem de acordo com a física quântica.
“A luz não é excepção: da luz do sol às ondas de rádio, ela poderia ser descrita principalmente usando a física clássica”. Afirmou o escritor principal Dr. Andrea Pizzi. Que realizou o estudo de pesquisa enquanto estava baseado no Laboratório Cavendish de Cambridge. “Entretanto, na micro e nanoescala as chamadas flutuações quânticas começam a desempenhar um papel importante, e a física clássica não é capaz de a descrever”.
Pizzi, que atualmente está baseado na Univerdede de Harvard. Trabalhou com a equipe de Ido Kaminer no Technion-Israel Institute of Technology e associados no MIT e no Universidade de Vienna para desenvolver um conceito que prevê uma forma atual de controlar a natureza quântica da luz.
Flutuações quânticas e luz quântica
“As flutuações quânticas tornam a luz quântica mais difícil de examinar. Interessante é que: se devidamente projetadas, as flutuações quânticas podem ser um recurso”, disse Pizzi. “O controle do estado da luz quântica pode permitir novos métodos na microscopia e no computação quântica”.
Um dos principais métodos para produzir luz utiliza lasers potentes. Quando um laser suficientemente forte é apontado para uma coleção de emissores. Ele pode extrair alguns elétrons dos emissores e também energizá-los. Alguns desses elétrons se recombinam com os emissores dos quais foram extraídos, lançando como luz o excesso de energia absorvida. Este procedimento transforma a luz de entrada de baixa frequência em uma radiação de saída de grande frequência.
“A suposição tem sido que todos estes emissores são independentes uns dos outros. Resultando em luz de saída. Na qual as flutuações quânticas são bastante desprovidas de características”, afirmou Pizzi. “Queríamos pesquisar um sistema onde os emissores não fossem independentes. Por mais correlacionados que fossem: o estado de uma partícula lhe diz algo a respeito do estado de outra. Neste caso, a luz de saída começa a se comportar de maneira muito diferente. E suas flutuações quânticas se tornam extremamente estruturadas e potencialmente mais úteis”.
Para resolver este tipo de problema. Chamado de problema de vários corpos. Os cientistas utilizaram uma combinação de análise teórica e também simulações computadorizadas. Onde a luz de saída de uma equipe de emissores correlacionados poderia ser descrita utilizando a física quântica.
A Teoria, cujo desenvolvimento foi liderado por Pizzi e Alexey Gorlach da Technion diz que, que a luz quântica controlável pode ser produzida por emissores correlacionados com um laser potente. A abordagem produz luz de alta energia sendo usada para projetar a estrutura quântica óptica dos raios X.
“Trabalhamos durante meses para obter as equações cada vez mais limpas. Até chegarmos ao ponto em que poderíamos explicar a ligação entre a luz de saída e também as correlações de entrada com simplesmente uma equação compacta. Como físico, eu acho isso uma maravilha”, declarou Pizzi.
“Olhando para o futuro, gostaríamos de colaborar com os experimentalistas para oferecer uma validação de nossas previsões. No lado da teoria, nosso trabalho sugere muitos sistemas corporais (many body systems) como a fonte para produzir luz quântica. Conceito que desejamos investigar mais amplamente para além da configuração considerada neste trabalho”.
Leia o Artigo Original em PHYS.
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