Tecnologia Científica

Limite de 60 anos para lasers derrubado por pesquisadores quânticos
Os pesquisadores da Griffith University e da Macquarie University mostraram que as novas tecnologias quânticas abrem a possibilidade de tornar essa coerência muito maior do que se pensava.
Por Griffith University - 27/10/2020


Reprodução

Uma equipe de teóricos quânticos australianos mostrou como quebrar um limite que se acreditava, por 60 anos, limitar fundamentalmente a coerência dos lasers.

A coerência de um feixe de laser pode ser considerada como o número de fótons (partículas de luz) emitidos consecutivamente no feixe com a mesma fase (todos ondulando juntos). Ele determina o quão bem pode executar uma ampla variedade de tarefas de precisão, como controlar todos os componentes de um computador quântico.

Agora, em um artigo publicado na Nature Physics , os pesquisadores da Griffith University e da Macquarie University mostraram que as novas tecnologias quânticas abrem a possibilidade de tornar essa coerência muito maior do que se pensava.

"A sabedoria convencional remonta a um famoso artigo de 1958 dos físicos americanos Arthur Schawlow e Charles Townes", disse o professor Wiseman, líder do projeto e diretor do Griffith's Center for Quantum Dynamics.

Cada um deles ganhou um prêmio Nobel por seu trabalho com laser.

"Eles mostraram teoricamente que a coerência do feixe não pode ser maior que o quadrado do número de fótons armazenados no laser", disse ele.

"Mas eles fizeram suposições sobre como a energia é adicionada ao laser e como ela é liberada para formar o feixe.

"As suposições faziam sentido na época e ainda se aplicam à maioria dos lasers hoje, mas não são exigidas pela mecânica quântica ."

"Nosso trabalho levanta muitas questões interessantes, como se poderia permitir lasers mais eficientes em termos de energia", disse o professor Wiseman. "Isso também seria um grande benefício, então esperamos poder investigar isso no futuro."


"Em nosso artigo, mostramos que o verdadeiro limite imposto pela mecânica quântica é que a coerência não pode ser maior que a quarta potência do número de fótons armazenados no laser", disse o professor associado Dominic Berry, da Macquarie University.

"Quando o número armazenado de fótons é grande, como normalmente é o caso, nosso novo limite superior é muito maior do que o antigo."

Mas esse novo limite de coerência pode ser alcançado? "Sim", diz o Dr. Nariman Saadatmand, pesquisador do grupo do professor Wiseman.

"Por simulação numérica, encontramos um modelo de mecânica quântica para um laser que atinge o limite superior teórico de coerência, em um feixe que é indistinguível daquele de um laser convencional."

Então, quando veremos esses novos super-lasers? "Provavelmente não por enquanto", diz Travis Baker, o Ph.D. aluno do projeto na Griffith University. "Mas nós provamos que seria possível construir nosso laser verdadeiramente limitado por quantum usando a tecnologia supercondutora. Esta é a mesma tecnologia usada nos melhores computadores quânticos atuais, e nosso dispositivo proposto pode ter aplicações nesse campo."

"Nosso trabalho levanta muitas questões interessantes, como se poderia permitir lasers mais eficientes em termos de energia", disse o professor Wiseman. "Isso também seria um grande benefício, então esperamos poder investigar isso no futuro."

 

.
.

Leia mais a seguir