Un team di teorici quantistici australiani ha mostrato come rompere un limite che era stato creduto, da 60 anni, limitare sostanzialmente la coerenza dei laser.

La coerenza di un raggio laser può essere pensata come il numero di fotoni (particelle di luce) emessi consecutivamente nel raggio con la stessa fase (tutti ondeggianti insieme). Determina quanto bene può eseguire un'ampia varietà di compiti di precisione, come controllare tutti i componenti di un computer quantistico.

Ora, in un articolo pubblicato su Fisica della natura , i ricercatori della Griffith University e della Macquarie University hanno dimostrato che le nuove tecnologie quantistiche aprono la possibilità di rendere questa coerenza molto più ampia di quanto si pensasse possibile.

"La saggezza convenzionale risale a un famoso articolo del 1958 dei fisici americani Arthur Schawlow e Charles Townes, " ha detto il professor Wiseman, capo progetto e direttore del Center for Quantum Dynamics di Griffith.

Ognuno di loro ha vinto un premio Nobel per il suo lavoro con il laser.

"Hanno dimostrato in teoria che la coerenza del raggio non può essere maggiore del quadrato del numero di fotoni immagazzinati nel laser, " Egli ha detto.

"Ma hanno fatto ipotesi su come l'energia viene aggiunta al laser e su come viene rilasciata per formare il raggio.

"Le ipotesi avevano senso all'epoca, e si applicano ancora oggi alla maggior parte dei laser, ma non sono richiesti dalla meccanica quantistica."

"Nel nostro giornale, abbiamo mostrato che il vero limite imposto dalla meccanica quantistica è che la coerenza non può essere maggiore della quarta potenza del numero di fotoni immagazzinati nel laser, ", ha affermato il Professore Associato Dominic Berry, dalla Macquarie University.

"Quando il numero di fotoni memorizzati è grande, come di solito accade, il nostro nuovo limite superiore è molto più grande di quello vecchio."

Ma questo nuovo limite alla coerenza può essere raggiunto? "Sì, "dice il dottor Nariman Saadatmand, un ricercatore nel gruppo del professor Wiseman.

"Con la simulazione numerica abbiamo trovato un modello quantomeccanico per un laser che raggiunge il limite superiore teorico per la coerenza, in un raggio altrimenti indistinguibile da quello di un laser convenzionale."

Quindi, quando vedremo questi nuovi super-laser? "Probabilmente non per un po', "dice il signor Travis Baker, il dottorato studente sul progetto alla Griffith University. "Ma dimostriamo che sarebbe possibile costruire il nostro laser veramente quantistico limitato utilizzando la tecnologia superconduttiva. Questa è la stessa tecnologia utilizzata negli attuali migliori computer quantistici, e il nostro dispositivo proposto potrebbe avere applicazioni in quel campo."

"Il nostro lavoro solleva molte domande interessanti come se potrebbe consentire laser più efficienti dal punto di vista energetico, '' ha detto il professor Wiseman. "Sarebbe anche un grande vantaggio, quindi speriamo di poterlo indagare in futuro."