Em laboratório, luz e som acoplam-se fortemente numa fibra ótica

A luz que percorre uma fibra ótica encontra normalmente cada vibração do vidro uma vez e segue em frente. Numa só passagem, uma troca forte entre luz e vibração é extremamente difícil de obter. No Instituto Max Planck para a Ciência da Luz e na Universidade Leibniz de Hanôver, a equipa liderada por Birgit Stiller conseguiu agora essa troca no interior de uma fibra arrefecida, pela primeira vez, e o trabalho foi publicado na Nature Physics.

O termo é «acoplamento forte»: uma troca quântica entre dois sistemas que acontece mais depressa do que o ruído que a destrói. A informação é transmitida antes de se perder por perdas e decoerência, a deriva que faz com que as ondas deixem de oscilar em uníssono. Até agora, este regime só tinha sido alcançado em cavidades optomecânicas, que os autores comparam a pistas de corrida, onde a luz circula até um milhão de vezes e encontra as mesmas vibrações repetidamente. Uma fibra é uma autoestrada: a luz cruza as vibrações uma única vez.

A interação é a dispersão estimulada de Brillouin, na qual a luz na fibra se acopla às vibrações acústicas do vidro. A equipa arrefeceu a fibra a 4 K e trabalhou sem qualquer ressonador ótico ou mecânico. A sua prova é uma lacuna na resposta espectral. Laura Blázquez Martínez, primeira autora do estudo, afirma que esta lacuna, o sinal mais claro de acoplamento forte, é normalmente visível apenas em ressonadores. A nova técnica de medição torna-a visível numa fibra, e os autores apresentam-na como prova de conceito.

O que muda, e para quem. As fibras já transportam a maior parte do sistema de telecomunicações, e Stiller apresenta-as como uma plataforma para medições quânticas já instalada. A equipa vê-as como ligações entre computadores quânticos e, no futuro, como os próprios processadores quânticos. Não é anunciado qualquer dispositivo, calendário ou parceiro comercial. O trabalho é um passo em laboratório, e os investigadores assim o reconhecem.

Os limites são o contexto e a escala. A medição foi feita a 4 K, uma temperatura criogénica, numa única passagem pela fibra. A equipa não diz se o efeito foi reproduzido fora da sua própria experiência, nem em condições mais próximas das de uma rede de telecomunicações. Os autores apontam também a massa da fibra, muito superior à dos micro-ressonadores usados até agora, como um caminho para estudar propriedades quânticas de objetos maiores. Essa questão continua em aberto.