Principales logros: Ralentizar y detener un haz de luz

Lene Vestergaard Hau es una física danesa que actualmente es Profesora de Física y Física Aplicada de Mallinckrodt en la Universidad de Harvard. Recibió un doctorado de la Universidad de Aarhus. En 1999, dirigió un equipo de la Universidad de Harvard que, mediante el uso de un condensado de Bose-Einstein, logró ralentizar un haz de luz a unos 17 metros por segundo, y, en 2001, pudo detener un haz por completo. El trabajo posterior basado en estos experimentos llevó a la transferencia de luz a la materia, y luego de la materia a la luz, un proceso con implicaciones importantes para el cifrado cuántico y la computación cuántica. El trabajo más reciente ha implicado la investigación de interacciones novedosas entre átomos ultracoldados y sistemas a escala nanoscópica. Además de enseñar física y física aplicada, ha enseñado Ciencias de la Energía en Harvard, que incluye células fotovoltaicas, energía nuclear, baterías y fotosíntesis. Además de sus propios experimentos e investigaciones, a menudo es invitada a hablar en conferencias internacionales y participa en la estructuración de las políticas científicas de varias instituciones. Fue oradora principal en EliteForsk-konferencen 2013 («Conferencia de Investigación de Élite») en Copenhague, a la que asistieron ministros de gobierno, así como desarrolladores de investigación y políticas científicas de alto nivel en Dinamarca. En reconocimiento a sus muchos logros, la revista Discover la reconoció en 2002 como una de las 50 mujeres más importantes de la ciencia.Después de obtener su licenciatura en Matemáticas en 1984, Hau continuó estudiando en la Universidad de Aarhus para obtener su maestría en Física, que se otorgó dos años más tarde. Para sus estudios de doctorado en teoría cuántica, Hau trabajó en ideas similares a las involucradas en cables de fibra óptica que transportan luz, pero su trabajo involucró cadenas de átomos en un cristal de silicio que transporta electrones. Mientras trabajaba para su doctorado, Hau pasó siete meses en el CERN, el Laboratorio Europeo de Física de Partículas cerca de Ginebra. Recibió su doctorado de la Universidad de Aarhus en Dinamarca en 1991, pero en ese momento sus intereses de investigación habían cambiado de dirección. En 1991 se unió al Rowland Institute for Science en Cambridge, Massachusetts como miembro del personal científico, comenzando a explorar las posibilidades de la luz lenta y los átomos fríos. En 1999, Hau aceptó un nombramiento de dos años como becario postdoctoral en la Universidad de Harvard. Su formación formal es en física teórica, pero su interés se trasladó a la investigación experimental en un esfuerzo por crear una nueva forma de materia conocida como condensado de Bose–Einstein. «Hau solicitó fondos a la Fundación Nacional de Ciencias para hacer un lote de este condensado, pero fue rechazada con el argumento de que era una teórica para la que tales experimentos serían demasiado difíciles de hacer.»Sin inmutarse, obtuvo financiación alternativa, y se convirtió en una de las primeras pocas de físicas en crear tal condensado. En septiembre de 1999 fue nombrada Profesora Gordon Mckay de Física Aplicada y Profesora de Física en Harvard. También fue nombrada titular en 1999, y ahora es Profesora Mallinckrodt de Física y Física Aplicada en Harvard. En 2001 se convirtió en la primera persona en detener la luz por completo, utilizando un condensado de Bose-Einstein para lograr esto. Desde entonces, ha producido una gran cantidad de investigaciones y nuevos trabajos experimentales en transparencia inducida electromagnéticamente, varias áreas de la física cuántica, la fotónica y ha contribuido al desarrollo de nuevos dispositivos cuánticos y nuevas aplicaciones a nanoescala. Hau y sus asociados en la Universidad de Harvard «han demostrado un control exquisito sobre la luz y la materia en varios experimentos, pero su experimento con 2 condensados es uno de los más convincentes». En 2006 transfirieron con éxito un qubit de la luz a una onda de materia y de vuelta a la luz, de nuevo utilizando condensados de Bose–Einstein. Los detalles del experimento se discuten en la publicación del 8 de febrero de 2007 de la revista Nature. El experimento se basa en la forma en que, de acuerdo con la mecánica cuántica, los átomos pueden comportarse tanto como ondas como partículas. Esto permite a los átomos hacer algunas cosas contra intuitivas, como pasar a través de dos aberturas a la vez. Dentro de un condensado de Bose-Einstein, un pulso de luz se comprime por un factor de 50 millones, sin perder ninguna de la información almacenada en él. En este condensado de Bose-Einstein, la información codificada en un pulso de luz puede transferirse a las ondas atómicas. Debido a que todos los átomos se mueven de manera coherente, la información no se disuelve en ruido aleatorio. La luz impulsa a algunos de los aproximadamente 1,8 millones de átomos de sodio de la nube a entrar en estados de» superposición cuántica», con un componente de menor energía que permanece allí y un componente de mayor energía que viaja entre las dos nubes. Un segundo láser de control escribe la forma del pulso en las ondas atómicas. Cuando este haz de control se apaga y el pulso de luz desaparece, la ‘copia de materia’ permanece. Antes de esto, los investigadores no podían controlar fácilmente la información óptica durante su viaje, excepto para amplificar la señal para evitar que se desvaneciera. Este experimento de Hau y sus colegas marcó la primera manipulación exitosa de información óptica coherente. El nuevo estudio es «una hermosa demostración», dice Irina Novikova, física del College of William and Mary en Williamsburg, Virginia. Antes de este resultado, dice, el almacenamiento de luz se medía en milisegundos. «Aquí son segundos fraccionados. Es una época realmente dramática.Sobre su potencial, Hau dijo: «Mientras la materia viaja entre los dos condensados de Bose–Einstein, podemos atraparla, potencialmente durante minutos, y remodelarla, cambiarla, de la manera que queramos. Esta novedosa forma de control cuántico también podría tener aplicaciones en los campos en desarrollo del procesamiento de información cuántica y la criptografía cuántica.»De las implicaciones para el desarrollo,» Esta hazaña, el intercambio de información cuántica en forma de luz y no solo en una sino en dos formas atómicas, ofrece un gran aliento a aquellos que esperan desarrollar computadoras cuánticas», dijo Jeremy Bloxham, decano de ciencias de la Facultad de Artes y Ciencias. Hau fue galardonada con el Premio George Ledlie por este trabajo, el rector de Harvard Steven Hyman señaló que » su trabajo es pionero. Su investigación difumina los límites entre la ciencia básica y la aplicada, se basa en el talento y la gente de dos Escuelas y varios departamentos, y proporciona un ejemplo literalmente brillante de cómo tomar riesgos intelectuales audaces conduce a recompensas profundas.»En 2009, Hau y el equipo refrigeraron nubes con láser de un millón de átomos de rubidio a solo una fracción de grado por encima del cero absoluto. Luego lanzaron esta nube atómica de un milímetro de largo hacia un nanotubo de carbono suspendido, ubicado a unos dos centímetros de distancia y cargado a cientos de voltios. Los resultados se publicaron en 2010, anunciando nuevas interacciones entre los átomos fríos y los sistemas a nanoescala. Observaron que la mayoría de los átomos pasaban, pero aproximadamente 10 por millón eran inevitablemente atraídos, causando que se aceleraran dramáticamente tanto en movimiento como en temperatura. «En este punto, los átomos de velocidad se separan en un electrón y un ion que giran en paralelo alrededor del nanohilo, completando cada órbita en solo unas pocas trillonésimas de segundo. El electrón finalmente es absorbido por el nanotubo a través de un túnel cuántico, causando que su ion compañero se dispare, repelido por la fuerte carga del nanotubo de 300 voltios, a una velocidad de aproximadamente 26 kilómetros por segundo, o 59,000 millas por hora.»Los átomos pueden desintegrarse rápidamente, sin tener que chocar entre sí en este experimento. El equipo se da cuenta rápidamente de que este efecto no es producido por la gravedad, como se calcula en los agujeros negros que existen en el espacio, sino por la alta carga eléctrica en el nanotubo. El experimento combina la nanotecnología con átomos fríos para demostrar un nuevo tipo de detector de alta resolución, de un solo átomo, integrado en chips que, en última instancia, puede ser capaz de resolver las franjas de la interferencia de las ondas de materia. Los científicos también prevén una serie de estudios fundamentales de un solo átomo que son posibles gracias a su configuración.Fuente: Wikipedia