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Lené Hau

Lene Vestergaard Hau ( en danés: [ˈle̝ːnə ˈvestɐˌkɒˀ ˈhɑw] ; nacida el 13 de noviembre de 1959) es una física y educadora danesa. Es profesora Mallinckrodt de Física y Física Aplicada en la Universidad de Harvard . [1]

En 1999, dirigió un equipo de la Universidad de Harvard que, mediante el uso de un condensado de Bose-Einstein , logró reducir la velocidad de un haz de luz a unos 17 metros por segundo y, en 2001, pudo detener un haz por completo. [2] El trabajo posterior basado en estos experimentos condujo a la transferencia de luz a la materia, luego de la materia nuevamente a la luz, [3] un proceso con importantes implicaciones para el cifrado cuántico y la computación cuántica . El trabajo más reciente ha involucrado la investigación de nuevas interacciones entre átomos ultrafríos y sistemas a escala nanoscópica . Además de enseñar física y física aplicada, ha enseñado Ciencias de la Energía en Harvard, [4] involucrando células fotovoltaicas , energía nuclear , baterías y fotosíntesis . Además de sus propios experimentos e investigaciones, a menudo es invitada a hablar en conferencias internacionales y está involucrada en la estructuración de las políticas científicas de varias instituciones. Fue oradora principal [5] en la EliteForsk-konferencen 2013 ("Conferencia de investigación de élite") en Copenhague , a la que asistieron ministros de gobierno, así como importantes desarrolladores de políticas científicas e investigación en Dinamarca. [6]

En reconocimiento a sus numerosos logros, la revista Discover la reconoció en 2002 como una de las 50 mujeres más importantes en la ciencia. [7]

Vida temprana, familia y educación

Hau nació en Vejle , Dinamarca .

Hau obtuvo su licenciatura en matemáticas en 1984 en la Universidad de Aarhus en Dinamarca, a la edad de 24 años. Hau continuó sus estudios allí, recibiendo su maestría en física dos años después.

Para sus estudios de doctorado en teoría cuántica , Hau trabajó en ideas similares a las que se utilizan en los cables de fibra óptica que transportan luz, pero su trabajo involucraba cadenas de átomos en un cristal de silicio que transportaban 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 1991 a la edad de 32 años, pero para ese momento sus intereses de investigación habían cambiado de dirección.

Carrera

En 1991 se unió al Instituto Rowland de Ciencias en Cambridge, Massachusetts , como miembro del personal científico, comenzando a explorar las posibilidades de la luz lenta y los átomos fríos. En 1999, a la edad de 40 años, Hau aceptó un nombramiento de dos años como becaria 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". [8] Sin desanimarse, obtuvo financiación alternativa y se convirtió en una de las primeras físicas en crear un condensado de este tipo. En septiembre de 1999 fue nombrada profesora Gordon Mckay de Física Aplicada y profesora de Física en Harvard. [9] También se le concedió la titularidad 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, [10] utilizando un condensado de Bose-Einstein para lograrlo. Desde entonces, ha producido abundantes investigaciones y nuevos trabajos experimentales en transparencia inducida electromagnéticamente , varias áreas de la física cuántica , fotónica y ha contribuido al desarrollo de nuevos dispositivos cuánticos y novedosas aplicaciones a nanoescala .

Transferencia de qubits

Hau y sus colaboradores de la Universidad de Harvard "han demostrado un control exquisito sobre la luz y la materia en varios experimentos, pero su experimento con dos condensados ​​es uno de los más convincentes". [11] En 2006 transfirieron con éxito un cúbit de luz a una onda de materia y de vuelta a la luz, utilizando de nuevo condensados ​​de Bose-Einstein . Los detalles del experimento se analizan en la publicación del 8 de febrero de 2007 de la revista Nature . [12] El experimento se basa en la forma en que, según la mecánica cuántica, los átomos pueden comportarse como ondas y partículas. Esto permite a los átomos hacer algunas cosas contraintuitivas, como pasar por 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 se puede transferir a las ondas atómicas. Debido a que todos los átomos se mueven coherentemente, la información no se disuelve en ruido aleatorio. La luz hace que algunos de los aproximadamente 1,8 millones de átomos de sodio de la nube entren en estados de "superposición cuántica", con un componente de menor energía que permanece en su sitio y un componente de mayor energía que viaja entre las dos nubes [ aclaración necesaria ] . A continuación, 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 fracciones de segundo. Es un tiempo realmente dramático". [13]

En cuanto a 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 forma que queramos. Esta nueva forma de control cuántico también podría tener aplicaciones en los campos en desarrollo del procesamiento de información cuántica y la criptografía cuántica". [14] En cuanto a 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 estímulo para quienes esperan desarrollar computadoras cuánticas ", dijo Jeremy Bloxham , decano de ciencias en la Facultad de Artes y Ciencias. [15] Hau recibió el Premio George Ledlie por este trabajo, y el rector de Harvard, Steven Hyman, señaló que "su trabajo es innovador. 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 asumir riesgos intelectuales audaces conduce a profundas recompensas". [15]

Átomos fríos y sistemas a escala nanométrica

Un átomo capturado se desgarra cuando su electrón es succionado hacia el nanotubo.

En 2009, Hau y su equipo enfriaron con láser nubes de un millón de átomos de rubidio a una fracción de grado por encima del cero absoluto . Luego lanzaron esta nube atómica de un milímetro de longitud 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 átomos fríos y sistemas a escala nanométrica. [16] Observaron que la mayoría de los átomos pasaban de largo, pero aproximadamente 10 por millón eran inevitablemente atraídos, lo que hacía que aceleraran drásticamente tanto en movimiento como en temperatura. "En este punto, los átomos que se aceleraban se separaban en un electrón y un ion que giraban en paralelo alrededor del nanocable, completando cada órbita en apenas unas billonésimas de segundo. El electrón finalmente es absorbido por el nanotubo a través de un efecto túnel cuántico, lo que hace que su ion compañero salga disparado, 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". [17] Los átomos pueden desintegrarse rápidamente sin tener que colisionar entre sí en este experimento. El equipo se apresura a señalar 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 del nanotubo. El experimento combina la nanotecnología con átomos fríos para demostrar un nuevo tipo de detector de alta resolución, de un solo átomo e integrado en el chip que, en última instancia, podría 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 serán posibles gracias a su configuración. [18]

Premios

Publicaciones

Lectura adicional

Referencias

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Enlaces externos