Un estudio desarrollado por investigadores de la Universidad de Chile y de la Universidad de Concepción propone formas efectivas de generar luz cuántica macroscópica, lo que podría representar un avance importante para tecnologías cuánticas emergentes. El trabajo, publicado en la revista Physical Review Research, seguirá enfocado en cómo caracterizar esta luz en experimentos reales, para luego pasar a la prueba de la teoría en cristales líquidos.

El equipo de investigación logró que la luz de estados coherentes, como la de un láser, cuyas huellas cuánticas no son muy evidentes, se transformara en estados altamente cuánticos e intensos.   “El alcance de las aplicaciones de la luz cuántica macroscópica es incalculable. Por lo pronto, podemos hablar de su potencial uso en metrología cuántica para aumentar límites de precisión en mediciones al utilizar recursos cuánticos”, destacó la investigadora U. de Chile, Carla Hermann.

El trabajo de este grupo de investigadores seguirá específicamente enfocado en la parte teórica y numérica de cómo caracterizar esta luz en experimentos reales, para luego pasar a la prueba de la teoría en cristales líquidos.

Hacer mediciones no siempre es una tarea sencilla, sobre todo cuando las leyes que conocemos en la física clásica no se cumplen. Esto es lo ocurre en la física cuántica, un área que se ha vuelto cada vez más relevante para el desarrollo científico, y que ha ido cobrando notoriedad con los recientes premios Nobel de Física otorgados a Alain Aspect, John Clauser y Anton Zeilinger en 2022.

En Chile, la académica del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) de la Universidad de Chile e investigadora del Instituto Milenio de Investigación en Óptica (MIRO), Carla Hermann, junto al académico Pablo Solano de la Universidad de Concepción e integrante de MIRO, lideran un nuevo equipo de óptica cuántica experimental y teórica que aborda estos temas.

Su trabajo consiste en el estudio de las propiedades cuánticas que tiene la luz desde el punto de vista de la óptica cuántica. En un reciente estudio publicado en la revista Physical Review Research, el equipo se preguntó si la luz macroscópica, como la que vemos en un láser, o incluso una ampolleta, podría tener propiedades cuánticas que permitan mejorar las mediciones en el campo de la metrología, una disciplina que explora la realización de medidas lo más exactas y precisas posibles, y que ha sido clave en la detección de ondas gravitacionales.

Bajo el título “Emergencia de estados coherentes no-Gaussianos a través de interacciones no lineales” el equipo integrado además por Alejandra Maldonado-Trapp, de la Universidad de Concepción, y el estudiante de doctorado Mariano Uria mostró cómo se pueden extraer características cuánticas útiles de los estados de luz aparentemente más clásicos. Es decir, lograron que la luz de estados coherentes, como la de un láser, cuyas huellas cuánticas no son muy evidentes, se transformaran en estados altamente cuánticos e intensos.

“Antes de nuestro artículo, era fácil pensar en cómo se podría generar luz cuántica intensa. Con nuestro trabajo mostramos que simplemente a través de interacciones no lineales presentes en un sin número de experimentos en el mundo y en Chile, podemos crearla”, explica la académica Carla Hermann.

De acuerdo a la investigadora de la Universidad de Chile y MIRO, los resultados permitirán poder caracterizar esta luz en experimentos reales. “El alcance de las aplicaciones de la luz cuántica macroscópica es incalculable. Por lo pronto, podemos hablar de su potencial uso en metrología cuántica, para aumentar límites de precisión en mediciones al utilizar recursos cuánticos”, destacó.

La propuesta teórica desarrollada tomó cerca de un año y medio en el estudio de desarrollos analíticos y computacionales numéricos. Todo esto, en el marco del proyecto Fondecyt Regular de Carla Hermann, que resultó tercero a nivel nacional y destacó por su alto puntaje y excelentes comentarios de los evaluadores.

El trabajo de este grupo de investigadores seguirá específicamente enfocado en la parte teórica y numérica de cómo caracterizar esta luz en experimentos reales, para luego pasar a la prueba de la teoría en cristales líquidos.