Científicos crean una forma de materia nunca vista

Por primera vez, los investigadores han logrado unir unos fotones con otros para formar moléculas que dan forma a un estado de la materia que, hasta ahora, era un juego puramente teórico. Según Mikhal Lukin, profesor de Física en Harvard y coautor del estudio, el descubrimiento va en contra de décadas de conocimientos comúnmente aceptados sobre la luz. Hasta ahora, los fotones se habían descrito como partículas sin masa que no interactúan entre sí, de tal forma que si cruzamos dos rayos láser simplemente se atraviesan el uno al otro.

Sin embargo, los científicos describen en la revista Nature unas «Moléculas fotónicas» que no se comportan como los láseres tradicionales, sino como algo que solo hemos visto en las películas: la espada láser. «Lo que hemos hecho es crear un tipo especial de medio en el que todos los fotones interactúan entre sí tan fuertemente que comienzan a actuar como si tuvieran masa, hasta unirse para formar molécula s. Este tipo de estado de enlace fotónico ha sido discutido teóricamente durante bastante tiempo, pero nunca se había observado», dice Lukin. «No es una analogía inapropiada comparar esto con espadas láser», añade. «Cuando estos fotones interactúan unos con otros se presionan y desvían, de forma similar a lo que vemos en las películas».

Como la luz en un vaso de agua

Para conseguir estos fotones tan especiales, los investigadores recurrieron a condiciones extremas. Primero, bombardearon átomos de rubidio en una cámara de vacío, entonces utilizaron el láser para enfriar la nube de átomos solo unos pocos grados por encima del cero absoluto. Usando pulsos de láser extremadamente débiles, dispararon fotones individuales en la nube de átomos. A medida que el fotón se mueve a través de la nube, su energía es entregada átomo a átomo, hasta salir de la nube con el fotón.

«Cuando el fotón abandona el medio, su identidad se conserva», afirma Lukin. «Es el mismo efecto que vemos con la refracción de la luz en un vaso de agua. La luz entra en el agua, y entrega parte de su energía al medio, en el que existe como luz y materia acoplados entre sí, pero cuando sale sigue siendo luz. El proceso en la nube de átomos es el mismo, pero más extremo».

Ordenadores cuánticos

Cuando Lukin y sus colegas dispararon dos fotones en la nube, se sorprendieron al verlos salir juntos, como una sola molécula. «Lo hicimos por diversión, y para empujar las fronteras de la ciencia -explica Lukin-, pero tiene repercusiones, ya que los fotones pueden ser el mejor medio de agrupación para transmitir información cuántica». El sistema podría ser útil incluso en la computación clásica, teniendo en cuenta los grandes desarrollos a los que se enfrentan los fabricantes de chips. Además, algún día podría servir para crear estructuras tridimensionales complejas, como cristales, hechos solo con luz . «Todavía no sabemos para qué será útil, pero es un nuevo estado de la materia, por lo que tenemos esperanzas de que surjan nuevas aplicaciones a medida que vayamos estudiando sus propiedades». Skywalker quizás se encuentre con nuevos rivales con los que medirse.