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Eliminando las trampas de iones a la ligera
La manipulación de átomos e iones individuales utilizando luz y campos eléctricos es una de las características definitorias de la ciencia moderna. Estas herramientas les han brindado a los investigadores una forma de jugar con los componentes básicos de nuestro mundo de una manera con la que las generaciones anteriores solo podían soñar. Y la cantidad de avances importantes que han surgido de esta tecnología es una legión: todo, desde condensados de Bose Einstein hasta computación cuántica.
Sin embargo, curiosamente, la captura de iones y átomos se basa en diferentes tecnologías. Desde 1980, los iones individuales han quedado atrapados en campos eléctricos de radiofrecuencia. Estos campos ejercen fuerzas sobre un ion que son lo suficientemente potentes como para superar los inevitables campos eléctricos extraviados que de otro modo podrían influir en un ion.
Por otro lado, los investigadores se basan en trampas ópticas para capturar átomos. El primer átomo individual quedó atrapado de esta manera solo en 1999.
Pero a pesar de estas diferencias, el mecanismo de captura es bastante similar en ambas técnicas. En una trampa de RF, el campo electromagnético actúa sobre el momento dipolar del ion, generando una fuerza que lo mantiene confinado. En una trampa óptica, el confinamiento surge de la fuerza del dipolo óptico. Esto es algo más débil que las fuerzas de una trampa de RF. Los físicos nunca se han molestado en atrapar iones ópticos por temor a que cualquier campo eléctrico descarriado los alejara.
Pero ahora pueden acabar con ese miedo, dicen Tobias Schaetz y sus amigos del Instituto Max Planck de Óptica Cuántica en Alemania. La razón es que estos tipos lo han hecho: atraparon un solo ion de magnesio en una trampa óptica durante un período de milisegundos. Es más, su experimento es simplemente una prueba de principio: las mejoras significativas en la técnica y el trampeo deberían ser relativamente fáciles de lograr.
La capacidad de atrapar iones con campos ópticos abre una serie de nuevos horizontes. Las trampas ópticas pueden ser más complejas y manipuladas más fácil y finamente que las trampas de RF. Deberían darles a los físicos una mejor bolsa de trucos para jugar con los iones. Estas trampas podrían usarse para construir mejores computadoras cuánticas y simuladores cuánticos basados en iones. También podrían permitir a los físicos crear y estudiar las propiedades de los cristales iónicos 3D con más detalle.
Y después de años de manipular átomos e iones por separado, los físicos descubrirán que ahora pueden jugar con ambos al mismo tiempo en una trampa óptica. Eso debería permitir a los investigadores estudiar la interacción entre átomos e iones con más detalle que nunca.
Considerándolo todo, ¡cosas geniales!
Ref: arxiv.org/abs/1001.2953 : Atrapamiento óptico de un ión