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A óptica, o estudo da luz, é um dos campos mais antigos da física e nunca deixou de surpreender os pesquisadores. Embora a descrição clássica da luz como um fenômeno de onda raramente seja questionada, as origens físicas de alguns efeitos ópticos são. Uma equipe de pesquisadores da Universidade de Tampere trouxe a discussão sobre um efeito de onda fundamental, ou seja, o debate em torno do comportamento anômalo das ondas de luz focadas, para o domínio quântico.
Os pesquisadores conseguiram mostrar que as ondas quânticas se comportam de maneira significativamente diferente de suas contrapartes clássicas e podem ser usadas para aumentar a precisão das medições de distância. Suas descobertas também contribuem para a discussão sobre a origem física do comportamento anômalo de focagem. Os resultados são agora publicados na revista de Fotônica da Natureza.
“Curiosamente, começamos com uma ideia baseada em nossos resultados anteriores e partimos para estruturar a luz quântica para aumentar a precisão da medição. No entanto, percebemos que a física subjacente dessa aplicação também contribui para o longo debate sobre as origens da fase Gouy anomalia de campos de luz focados.”, explica Robert Fickler, líder do grupo Experimental Quantum Optics da Universidade de Tampere.
As ondas quânticas se comportam de maneira diferente, mas apontam para a mesma origem
Nas últimas décadas, os métodos para estruturar os campos de luz no nível do fóton único amadureceram muito e levaram a uma infinidade de novas descobertas. Além disso, foi alcançado um melhor fundamento da ótica. No entanto, a origem física de por que a luz se comporta de maneira tão inesperada ao passar por um foco, a chamada anomalia de fase Gouy, ainda é frequentemente debatida. Isso apesar de seu amplo uso e importância em sistemas ópticos. A novidade do estudo atual é agora colocar o efeito no domínio quântico.
“Ao desenvolver a teoria para descrever nossos resultados experimentais, percebemos (depois de um longo debate) que a fase Gouy da luz quântica não é apenas diferente da padrão, mas sua origem pode estar ligada a outro efeito quântico. o que foi especulado em um trabalho anterior”, acrescenta o pesquisador doutor Markus Hiekkamäki, principal autor do estudo.
No domínio quântico, o comportamento anômalo é acelerado quando comparado à luz clássica. Como o comportamento da fase Gouy pode ser usado para determinar a distância que um feixe de luz se propagou, a aceleração da fase quântica de Gouy pode permitir uma melhoria na precisão das distâncias de medição.
Com esse novo entendimento em mãos, os pesquisadores planejam desenvolver novas técnicas para aprimorar suas habilidades de medição, de modo que seja possível medir feixes mais complexos de fótons estruturados. A equipe espera que isso os ajude a impulsionar a aplicação do efeito observado e potencialmente trazer à luz mais diferenças entre os campos de luz quânticos e clássicos.
Fonte da história:
Materiais fornecidos por Universidade de Tampere. Nota: O conteúdo pode ser editado para estilo e duração.
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