Universidad Politécnica de Madrid Universidad Politécnica de Madrid

Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Agronómica, Alimentaria y de Biosistemas

Control de gases cuánticos en 3D

Un estudio del que son autores profesores de la ETSIAAB ha llevado a cabo una investigación que ha dado lugar a un nuevo método para manipular un gas cuántico tridimensional. Este avance podría tener implicaciones futuras en el tratamiento de información y simulaciones cuánticas.

 

13-12-2023

Un estudio donde ha participado Fabio Revuelta, profesor de la Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica Alimentaria y de Biosistemas (ETSIAAB) del grupo de investigación de Sistemas Complejos (GSC) de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) en colaboración con la Universidad de Innsbruck, la Universidad de Stuttgart, la Universidad Humboldt de Berlín y el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, ha demostrado, por primera vez, la existencia de un tipo concreto de resonancias en un gas confinado en una trampa óptica de tres dimensiones (3D), lo que abre la puerta a nuevos mecanismos de control en estos sistemas, por ejemplo, la sintetización artificial de moléculas ultrafrías en 3D.

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 trabajo en el que han participado investigadores del Grupo de Sistemas Complejos, 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.

 

En el artículopublicado en la revista Physical Review Letters, un equipo de investigadores del GSC de la UPM, junto con otros de la Universidad de Innsbruck, la Universidad de Stuttgart, la Universidad Humboldt de Berlín y el Instituto Max Planck de Óptica Cuántica, han llevado a cabo dos experimentos en los que han visto 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 ꟷen los que se ha estudiado un gas formado por decenas de miles de átomosꟷ, 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. 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.”

 

Acción financiada por la Comunidad de Madrid en el marco del Convenio Plurianual con la Universidad Politécnica de Madrid en la línea de actuación estímulo a la investigación de jóvenes doctores.

 

 DEBORAH CAPECCHI, CAMILO CANTILLANO, MANFRED J. MARK, FLORIAN MEINERT, ANDREAS SCHINDEWOLF, MANUELE LANDINI, ALEJANDRO SAENZ, FABIO REVUELTA Y HANNS-CHRISTOPH NÄGERL, “Observation of confinement-induced resonances in a 3D lattice”Physical Review Letters 131, 213002 (2023