Físicos criam gás unidimensional com partículas de luz em inovador experimento quântico

São PauloPesquisadores das Universidades de Bonn e Kaiserslautern-Landau (RPTU) conseguiram criar com sucesso um gás unidimensional utilizando partículas de luz. Esta descoberta permitiu que eles verificassem pela primeira vez teorias sobre a formação deste estado da matéria. Os resultados foram publicados na revista "Nature Physics."

Os pesquisadores reuniram fótons em uma pequena área e os resfriaram simultaneamente. Utilizando um método de estruturação detalhado, eles conseguiram aprisionar os fótons em minúsculas estruturas. Esses polímeros restringem o movimento dos fótons para apenas uma direção.

Aspectos fundamentais do experimento incluem:

• Confinar fótons em recipientes microscópicos preenchidos com uma solução de corante.
• Utilizar um laser para excitar a solução, fazendo com que os fótons ricocheteiem entre paredes refletoras.
• Aplicar estruturas poliméricas transparentes nas superfícies refletoras para criar armadilhas para os fótons.

Resfriar um gás de fótons pode levar à condensação, mas em um gás unidimensional, esse processo torna-se menos evidente devido às flutuações térmicas. Como resultado, esses sistemas se comportam de maneira diferente de seus equivalentes bidimensionais. Embora as transições de fase sejam menos nítidas em sistemas unidimensionais, elas ainda são influenciadas pela física quântica.

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Este estudo tem grande relevância para a ótica quântica. Investigar como as dimensões variam pode trazer novas aplicações. Por exemplo, essa configuração pode contribuir para desenvolver sensores quânticos mais avançados ou aprimorar componentes de computadores quânticos.

A possibilidade de controlar de forma precisa as dimensões do gás de fótons abre novas frentes de pesquisa:

• Maior controle sobre os pontos de transição de fase em sistemas quânticos.
• Novas metodologias para manipulação da luz em ambientes confinados.
• Aplicações potenciais no processamento de informações quânticas.
• Investigações avançadas em gases quânticos degenerados.

Flutuações térmicas afetam gases de fótons unidimensionais, causando variações de comportamento em diferentes regiões. Essas flutuações tornam a transição de fase menos precisa. Ao compreender e reduzir essas flutuações, podemos estabilizar sistemas quânticos e torná-los mais confiáveis.

Com o avanço no controle de sistemas unidimensionais, os cientistas esperam ainda mais progressos no futuro. Apesar de a pesquisa ainda estar em estágio inicial, ela pode abrir caminho para novas tecnologias quânticas. Este estudo foi financiado pelo Conselho Europeu de Pesquisa (ERC) e pela Fundação Alemã de Pesquisa (DFG).