Midiendo la nada

Medir el espacio vacío debería ser fácil, tan solo poniendo un detector y observando que no haga nada. En mecánica cuántica, las cosas son más sutiles ya que el vacío no está realmente vacío y, tipicamente, medir un estado lo destruye, al menos para subsiguientes mediciones. Ahora, un equipo de investigadores propone que un solo átomo puede ser capaz de señalizar la presencia o ausencia del estado de vacío cuántico del fotón sin alterarlo.

Los investigadores analizaron teóricamente un solo átomo de tres niveles acoplado a una cavidad óptica para almacenar fotones. Este átomo tiene un diagrama de niveles de energía especial, un estado excitado conectado con dos niveles inferiores por caminos de transición separados, llamado sistema lambda. Una transición, llamada A, es excitada por un láser mientras que la otra, B, solo está en contacto con la cavidad.

Con los pulsos láser adecuados, un átomo puede, en principio, ser forzado a evolucionar en una manera controlable tal que su estado dependa de la ausencia de un fotón (vacío) o presencia de uno o más fotones en la cavidad. Si hay al menos un fotón en la cavidad, y el átomo comienza en el estado B, terminará en el estado A al tiempo que expulsa el fotón. Inversamente, si la cavidad está en un estado vacío, el átomo permanecerá en el estado B, y la cavidad permanecerá vacía. Esta configuración permitiría múltiples operaciones secuenciales, poder añadir nuevos fotones o extraer un fotón cada vez de una cavidad existente.

Via physics.aps