El ICFO presenta una técnica revolucionaria para observar por primera vez átomos sin destruirlos

¿Cómo observar un átomo sin que éste quede destruido en el proceso? Un grupo de investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), con sede en Castelldefels (Barcelona), acaba de presentar en la revista Nature Photonics una nueva y revolucionaria técnica que permitirá precisamente eso, observar átomos individuales sin necesidad de destruirlos. Los beneficios de este nuevo método se dejarán notar en los más variados campos de la Ciencia.

Profundizar en el conocimiento del cerebro humano, comprender el instante en que se originó el Universo, detectar ondas gravitacionales o mejorar la precisión de los sistemas GPS son tareas extremadamente difíciles y que requieren de la habilidad de visualizar elementos extremadamente frágiles y que, hasta el momento, resultaban irremediablemente dañados por cualquier intento de observarlos. El mero hecho de la observación de un átomo, en efecto, implica enviar contra él otras partículas (normalmente fotones) que inevitablemente alteran su estructura para siempre. Es como si para observar un coche en movimiento no tuviéramos otro medio que lanzar contra él otro vehículo y medir los efectos de la colisión. Ahora, sin embargo, y gracias a la física cuántica, un equipo de científicos ha encontrado una solución al problema.

En un artículo recién publicado en Nature Photonics, en efecto, un grupo de investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas asegura haber sido capaz de observar un cuerpo extremadamente frágil y volátil gracias a una nueva técnica no invasiva y que promete cambiar los métodos de observación actuales.

Liderados por Morgan Mitchell, los investigadores aplicaron la técnica, llamada “de medición cuántica sin demolición” a una nube de átomos. Y fueron capaces de observar el “spin” de los electrones de esos átomos sin dañar a ninguno de ellos en el proceso. Se trata de la primera vez que se pone en práctica con éxito esta técnica sobre un objeto material. El mismo método podría extenderse para permitir, también, la observación de átomos individuales.

En su experimento, los científicos prepararon varios pulsos de luz con fotones que se encontraban en estados complementarios (una propiedad cuántica de las partículas), y después enviaron esos pulsos a través de la nube de átomos. “Una primera medida – explica Robert Sewell, investigador del ICFO- reflejó la acción del primero de los pulsos. La segunda medida, llevada a cabo con fotones que estaban en estados complementarios con respecto a los primeros, borró los efectos de la medida anterior, permitiéndonos observar las características originales del objeto”. El nuevo procedimiento permitió a los investigadores obtener información precisa sobre el campo magnético alrededor de los átomos observados.

La información obtenida durante el experimento supera con creces el llamado “límite cuántico estándar”, que cuantifica la máxima cantidad de información que se puede extraer por medio de cualquier otro método tradicional de observación. “El experimento -añade Sewell- constituye una prueba rigurosa de la efectividad de la física cuántica a la hora de medir objetos delicados”.