La óptica, el estudio de la luz, es uno de los campos más antiguos de la física y nunca ha dejado de sorprender a los investigadores. Aunque la descripción clásica de la luz como un fenómeno ondulatorio rara vez se cuestiona, los orígenes físicos de algunos efectos ópticos sí lo son. Un equipo de investigadores de la Universidad de Tampere ha llevado la discusión sobre un efecto de onda fundamental, es decir, el debate sobre el comportamiento anómalo de las ondas de luz enfocadas, al dominio cuántico.
Los investigadores han podido demostrar que las ondas cuánticas se comportan de manera significativamente diferente a sus contrapartes clásicas y pueden usarse para aumentar la precisión de las mediciones de distancia. Sus hallazgos también se suman a la discusión sobre el origen físico del comportamiento de enfoque anómalo. Los resultados se publican ahora en la revista de Fotónica de la naturaleza.
«Curiosamente, comenzamos con una idea basada en nuestros resultados anteriores y nos dispusimos a estructurar la luz cuántica para mejorar la precisión de la medición. Sin embargo, luego nos dimos cuenta de que la física subyacente de esta aplicación también contribuye al largo debate sobre los orígenes de la fase de Gouy. anomalía de los campos de luz enfocados», explica Robert Fickler, líder del grupo de Óptica Cuántica Experimental de la Universidad de Tampere.
Las ondas cuánticas se comportan de manera diferente pero apuntan al mismo origen
En las últimas décadas, los métodos para estructurar los campos de luz en el nivel de un solo fotón han madurado enormemente y han dado lugar a una miríada de descubrimientos novedosos. Además, se ha logrado una mejor base de la óptica. Sin embargo, el origen físico de por qué la luz se comporta de una manera tan inesperada cuando atraviesa un foco, la llamada anomalía de la fase de Gouy, todavía se debate a menudo. Esto es a pesar de su uso generalizado e importancia en los sistemas ópticos. La novedad del estudio actual es ahora poner el efecto en el dominio cuántico.
«Al desarrollar la teoría para describir nuestros resultados experimentales, nos dimos cuenta (después de un largo debate) de que la fase de Gouy para la luz cuántica no solo es diferente a la estándar, sino que su origen puede vincularse a otro efecto cuántico. Esto es como lo que se especuló en un trabajo anterior», agrega el investigador doctoral Markus Hiekkamäki, autor principal del estudio.
En el dominio cuántico, el comportamiento anómalo se acelera en comparación con la luz clásica. Dado que el comportamiento de la fase de Gouy se puede utilizar para determinar la distancia que se ha propagado un haz de luz, la aceleración de la fase cuántica de Gouy podría permitir una mejora en la precisión de la medición de distancias.
Con esta nueva comprensión a la mano, los investigadores planean desarrollar técnicas novedosas para mejorar sus capacidades de medición, de modo que sea posible medir haces más complejos de fotones estructurados. El equipo espera que esto les ayude a impulsar la aplicación del efecto observado y, potencialmente, sacar a la luz más diferencias entre los campos de luz cuánticos y clásicos.
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Materiales proporcionado por universidad de tampere. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
