Luce, stai ferma!

Per fermare la cosa più veloce dell’universo, i ricercatori che lavorano al progetto SLICA (Stationary light in cold atoms), finanziato dall’UE, hanno esplorato l’impiego della trasparenza elettromagneticamente indotta (EIT). Tale tecnica permette di guidare un sistema quantistico che altrimenti risulterebbe opaco per il raggio laser di una sonda, con una trasparenza che rientra in una ristretta gamma di frequenza.

Con l’uso di fasci laser che impediscono la propagazione, la tecnica di IET ha fornito agli scienziati del progetto SLICA un potente strumento per controllare la propagazione della luce all’interno di supporti otticamente guidati e di creare impulsi luminosi stazionari (SLP, stationary light pulses) in un mezzo composto da atomi freddi. In contrasto con il ben noto processo di luce memorizzata, dove nessuna luce è presente durante il periodo di memorizzazione, gli SLP consentono l’arresto degli impulsi di luce. La prima dimostrazione sperimentale degli SLP è stata realizzata più di un decennio fa all’interno di un gas caldo di atomi di rubidio.

A differenza dei mezzi caldi, la creazione di SLP all’interno di mezzi freddi non è stata semplice. Nello specifico, le coerenze atomiche ad alta frequenza possono avere un effetto negativo sulla trasmissione di luce, che viene naturalmente soppressa nei mezzi caldi.

Tuttavia, i risultati dell’analisi dimostrano che questi effetti possono essere sensibilmente soppressi all’interno di un mezzo composto da atomi freddi, riducendo la larghezza della vetrofania EIT al di sotto del tipico effetto Doppler. Questa riduzione nella vetrofania EIT ha generato un tempo maggiore di interazione tra impulsi luminosi e atomi.

Verso l’obiettivo futuro di attuare un’ottica non lineare a livello di pochi fotoni mediante l’impiego di SLP, gli scienziati del progetto SLICA hanno inoltre dimostrato la possibilità di caricare atomi freddi in una fibra tubolare. Con tale sistema, gli atomi e i fotoni sono strettamente confinati su distanze macroscopiche, dando luogo a un forte accoppiamento tra luce e materia, vale a dire una forte non linearità ottica.

Oltre al loro interesse scientifico fondamentale, gli sforzi del team inerente al progetto sono stati stimolati da applicazioni pratiche degli SLP. Tra le molte applicazioni previste vi è il loro impiego nell’elaborazione e memorizzazione di informazioni a livello completamente ottico, in un computer quantistico.

I risultati del progetto SLICA hanno spinto le frontiere relative alla manipolazione della propagazione della luce basata su tecnologie EIT.