Nuevo método para manipular un gas cuántico tridimensional

Los gases de átomos ultrafríos son una plataforma bien establecida para el tratamiento de información y simulación cuánticas. Los estudios de estos sistemas han experimentado un avance espectacular desde la creación del primer condensado de Bose-Einstein a una temperatura cercana al cero absoluto, cuya importancia se vio reconocida con el Premio Nobel de Física del año 2001.

Ahora, un estudio en el que han participado investigadores del Grupo de Sistemas Complejos (GSC) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en España, ha demostrado la existencia de un tipo de resonancias en un gas confinado en una trampa óptica 3D que abre la puerta a nuevos mecanismos de control en estos sistemas.

El equipo de investigación, encabezado por Deborah Capecchi, del Instituto de Física Experimental adscrito a la Universidad de Innsbruck en Austria, y que también incluye científicos de la Universidad de Stuttgart, la Universidad Humboldt de Berlín y el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, en Alemania todas estas entidades, llevó a cabo dos experimentos en los que se ha comprobado que la intensidad del láser con el que se crea la trampa óptica que confina el gas en 3D se puede utilizar para manipularlo por medio de las resonancias inelásticas inducidas por el confinamiento.

Los resultados de los dos experimentos realizados (en los que se ha estudiado un gas formado por decenas de miles de átomos), se han corroborado, además, con dos modelos teóricos diferentes que utilizan únicamente dos partículas.

Hasta ahora, las resonancias inelásticas solo se habían observado en trampas alargadas en una dirección o prácticamente planas. Su existencia, también, en sistemas 3D demuestra su carácter ubicuo.

Átomos confinados en una trampa óptica. (Imagen: Fabio Revuelta)

Las resonancias inelásticas inducidas por el confinamiento tienen su origen en los términos anarmónicos en la propia trampa que confina al gas. Al cambiar la intensidad del láser con el que se crea la trampa, se modifican los términos anteriores, así como la energía del gas y sus propiedades de colisión.

Según declaraciones de Fabio Revuelta, investigador de la UPM: “Este hecho ofrece un mecanismo alternativo para manipular el gas sin necesidad de campos magnéticos externos como sucede en el caso de las resonancias de Feshbach. Además, abre la puerta a la sintetización artificial de moléculas ultrafrías en 3D”.

El estudio se titula “Observation of confinement-induced resonances in a 3D lattice. Y se ha publicado en la revista académica Physical Review Letters. (Fuente: UPM)