La prestigiada revista “Nature” acaba de publicar un artículo (ver: N. Tomm et al., “Photon bound state dynamics from a single artificial atom”, Nature Physics, 2023).  El primer autor, Dr. Tomm de la Universidad de Basel en Suiza, comenta: “Este experimento es hermoso no solamente porque valida un efecto fundamental de la naturaleza -el proceso de emisión estimulada- en su último límite, sino también porque representa un enorme paso tecnológico para aplicaciones avanzadas”. Este experimento fue un trabajo de colaboración entre investigadores de la Universidad de Basel y de la Universidad de Sídney en Australia y es notable por la capacidad que muestra para manipular e identificar pequeños números de fotones (partículas de luz) con alta correlación, representa un desarrollo notable para la tecnología cuántica.

Se acepta que Albert Einstein fue un científico excepcional que fácilmente pudo haber recibido al menos seis premios Nobel por sus contribuciones en las siguientes áreas: i) Por sus estudios del movimiento Browniano, ii) Por el desarrollo de la Teoría Especial de la Relatividad, iii) Por el desarrollo de la Teoría General de la Relatividad, iv) Por sus estudios sobre el Efecto Fotoeléctrico, v) Por la propuesta de la equivalencia entre masa y energía, vi) Por su contribución a la teoría cuántica de la radiación.

Varias de sus contribuciones fueron tan revolucionarias que, aunque los miembros del comité Nobel sabían que indudablemente Einstein merecía un premio, se lo otorgaron en una contribución -el efecto Fotoeléctrico- que muchos ahora considerarían modesta, una contribución que aunque importante no fue una de las más significativas.  Por otra parte, la teoría cuántica de la radiación, incluye su propuesta del “proceso de amplificación estimulada de radiación” que es la base en que se sustenta la operación del rayo láser.

En el artículo original de Einstein titulado “Sobre la teoría cuántica de la radiación”, (A. Einstein, “Zur Quantentheorie der Strahlung“, Physikalische Zeitschrift, 18, 121–128) se introducen los famosos “coeficientes de Einstein”, “A” y “B” que son coeficientes fenomenológicos utilizados para explicar los procesos de interacción entre radiación y materia, en particular absorción y emisión, y es allí en donde se propone el proceso de emisión estimulada.

Este novedoso proceso explica la amplificación de radiación que ocurre en un rayo láser y es responsable de muchísimas tecnologías fundamentales para la humanidad.

El proceso de emisión estimulada ha sido ampliamente estudiado para grandes cantidades de fotones sin embargo en el trabajo reportado por el Dr. Tomm se observa amplificación estimulada de fotones individuales. Los investigadores detectaron por primera vez la incidencia de un único fotón y la producción de dos fotones debido al proceso de emisión estimulada.

El Dr. Mahmoodian de la Universidad de Sídney afirma que “esto abre la puerta a la manipulación de lo que llamamos ‘luz cuántica’, esto es algo de enorme belleza teórica y también de enorme importancia práctica “.

 

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