Un equipo de científicos del Sincrotrón Alemán de Electrones (DESY) ha conseguido crear núcleos atómicos transparentes, con la ayuda de luz de rayos X. Al mismo tiempo, también han descubierto una nueva forma de desarrollar un interruptor de luz, controlado ópticamente, que puede ser utilizado para manipular la luz, un ingrediente importante para la eficiencia de los ordenadores cuánticos del futuro.

El efecto de transparencia inducida electromagnéticamente (IET, por sus siglas en inglés) es bien conocido por la física láser. Con una intensa luz láser, de una determinada longitud de onda, es posible hacer que un material no transparente sea transparente para la luz de otra longitud de onda; este efecto se genera por una interacción compleja de la luz con la capa electrónica atómica.

Ahora, gracias a la fuente de rayos X del sincotrón, el equipo de investigación ha logrado demostrar, por primera vez, que este efecto de transparencia también existe para luz de rayos X, cuando los rayos X se dirigen hacia los núcleos atómicos del isótopo Mössbauer 57Fe.

Para llevar a cabo el experimento, publicado en 'Nature', los científicos colocaron dos capas delgadas de átomos de 57Fe en una cavidad óptica, junto a dos espejos de platino paralelos que reflejaban la luz de los rayos X. Las dos capas de hierro, cada una de, aproximadamente, tres nanómetros de grosor, fueron dispuestas entre los dos espejos de platino. Dentro de este sistema de espejos, la luz se refleja hacia atrás y adelante varias veces, generando una onda estacionaria, llamada resonancia.

Cuando la longitud de onda de luz y la distancia entre las dos capas de hierro fueron adecuadas en proporción, los científicos observaron que el hierro se volvió casi transparente para la luz de rayos-X. Para que este efecto se produzca, una capa de hierro debe estar situada, exactamente, al mínimo (nodo) de la resonancia de la luz, y la otra, exactamente, al máximo. Cuando las capas se desplazan dentro de la cavidad, el sistema se convierte, inmediatamente, en no transparente. Los científicos atribuyen esta observación a un efecto cuántico-óptico, causado por la interacción de los átomos en las capas de hierro.

A diferencia de los átomos individuales, los átomos en una cavidad óptica absorben e irradian en sincronía; en la geometría de este experimento, sus oscilaciones mutuamente se anulan entre sí, como resultado de lo cual, el sistema parece ser transparente.

El director del trabajo, Ralf Röhlsberger, ha afirmado que, "sin lugar a dudas, todavía hay un largo camino por recorrer hasta que el primer ordenador cuántico vea la luz. Sin embargo, con este efecto, hemos sido capaces de llevar a cabo una clase completamente nueva de experimentos de mecánica cuántica óptica, de mayor sensibilidad". Este experimento, sin duda, significa un progreso técnico notable para la computación cuántica; además de ofrecer la posibilidad de crear transparencia en los materiales, la intensidad de la luz es, también, determinante para una futura realización técnica.

Los experimentos de los científicos del DESY también demostraron que la luz atrapada en la cavidad óptica sólo viaja a la velocidad de unos pocos metros por segundo -cuando, normalmente, lo hace a casi 300.000 kilómetros por segundo.

Con otros experimentos, los científicos explicarán la lentitud de la luz en estas circunstancias, y si es posible utilizar este efecto de manera científica. Una posible aplicación y, al mismo tiempo, un elemento importante en el camino hacia los ordenadores cuánticos es, por ejemplo, el almacenamiento de información mediante pulsos de luz extremadamente lentos.