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La física cuántica pasa la prueba y llega a los colegios de Chile

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Los resultados de la investigación fueron publicados en la última edición de la revista Physics Education, publicada por el Institute of Physics del Reino Unido. La iniciativa fue probada en el Liceo 7 de Providencia y el Instituto Nacional, con más de 200 estudiantes.

Una de las ramas de la ciencia contemporánea más enigmática es la física cuántica… o por lo menos así lo parecía. Un nuevo método de enseñanza creado y aplicado en Chile podría ser la respuesta para fomentar el desarrollo de este campo  en nuestro país , o al menos así lo piensan un grupo de científicos del Instituto Milenio de Óptica MIRO y del Departamento de Física de la Universidad de Santiago de Chile (USACH).

“Hay una idea generalizada en la comunidad científica internacional, de que no se puede enseñar física cuántica al público general, pero en este trabajo demostramos con datos significativos que dicha noción no es correcta”, así explica el Doctor Felipe Herrera, académico del Departamento de Física USACH

Alumnas de primero a tercero  medio del Liceo 7 de Providencia y alumnos de la Academia de Química del Instituto Nacional, fueron los seleccionados para vivir esta experiencia, la cual quedó plasmada en la reciente publicación “An instrument-free demonstration of quantum key distribution for high-school students” (“En español. Una demostración sin instrumentos de criptografía cuántica para estudiantes de enseñanza media”), publicada en la revista científica Physics Education.

El propósito de la investigación

La idea surgió de la importancia que está teniendo la física cuántica en áreas como la futura computación y en la seguridad informática a través de sistemas que codifican los datos (criptografía).

Con ese propósito, durante los meses de octubre y noviembre del año 2018 se realizaron cuatro charlas de 50 minutos, una en el Planetario, dos en el Liceo 7 y una en el Instituto Nacional. “En esta experiencia participamos un grupo multidisciplinario compuestos tanto por científicos como profesores de física”, así lo afirma el Doctor Felipe Herrera, quién es además Ph.D en Química  de la Universidad de British Columbia, Canadá.

Juegos de rol y entrelazamiento cuántico

Para llegar a estos resultados los científicos prepararon diversas actividades donde “se incluía una simulación en vivo de verificación de entrelazamiento cuántico entre dos partículas que cumplen las leyes de la mecánica cuántica, todo sin instrumental ni equipamiento experimental, sino que mediante un esquema de “juegos de rol” con dos voluntarios, en donde la audiencia debe descubrir por sí misma el significado del entrelazamiento cuántico”, así lo menciona María José Carreño, profesora de Física y miembro del Instituto Milenio de MIRO.

El entrelazamiento cuántico  es un tipo de correlación, o conexión, entre  dos partículas que comparten propiedades físicas aún cuando puedan estar separadas por años luz de distancia. Esta es  una característica que no tiene comparación en nuestra experiencia diaria, pero sin embargo permite el desarrollo de nuevas tecnologías como la computación cuántica.

“Logramos todo lo anterior utilizando simple material de papelería, y la participación de los realizadores, voluntarios y el público. Como resultado, las y los jóvenes lograron establecer la presencia o ausencia de entrelazamiento cuántico entre dos partículas, simulando lo que se conoce como un Test de Bell en criptografía cuántica”, agrega Herrera.

“Demostramos al mundo que es posible enseñar a estudiantes de secundaria conceptos fundamentales en  información cuántica”, concluye el académico.

Tras esta positiva experiencia, los planes del grupo es continuar con actividades similares en la  enseñanza de la física para replicar los resultados en distintos establecimientos de educación media, pero también con público general, con el objetivo de contribuir a potenciar la enseñanza de la física en los colegios y fomentar la valoración pública de la mecánica cuántica en la industria moderna.

En este trabajo participaron junto a Herrera, Jonathan Sepúlveda, Silvia Tecpan, Carla Hernández del Departamento de Física de la Universidad de Chile, junto a María José Carreño  de MIRO.

Pare ver el artículo científico original, revisar la siguiente dirección web https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1361-6552/ab377c

Fenómenos mecánico-cuánticos podrían ser la clave para lograr medidas de alta precisión

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El hallazgo fue publicado en la última edición de la revista científica Physical Review A., en la investigación participaron científicos del Instituto Milenio de Óptica MIRO, del Departamento de Física FCFM de la Universidad de Chile, de la U. Concepción y el MIT.
“Dentro de nuestro mundo existe otro mundo, uno sumamente pequeño donde las cosas no son lo que parecen,  donde reinan las leyes de la Mecánica Cuántica que estudia cómo son las leyes de la física a escalas atómicas. Es aquí donde planteamos nuestra propuesta experimental, pero a escalas mesoscópicos, es decir, observamos fenómenos cuánticos a escalas no tan pequeñas ”, así lo explica Carla Hermann, académica del Departamento de Física FCFM de la U. de Chile e investigadora del Instituto Milenio de Óptica MIRO.

No es magia… es pura tecnología

Los científicos propusieron un escenario teórico que busca  “manipular las partículas de los haces de luz (fotones), encauzándola en “canales luminosos” que nos permiten manipular y generar nuevas propiedades cuánticas a través de un sistemas de guías de onda”.

Para lograr esto los físicos tuvieron que tomar en cuenta las fluctuaciones cuánticas, es decir, “el ruido fundamental de la naturaleza, que nos indica que no podemos medir nada con ‘absoluta precisión’, nosotros quisimos proponer un esquema experimental simple para acercarnos lo más posible a ese límite a través de óptica lineal”, afirma la Doctora Hermann.

Las fluctuaciones cuánticas indican que la energía, tiempo y propiedades de la materia cambian en el universo subatómico como resultado del principio de incertidumbre enunciado por Werner Heisenberg. Esto está también ligado al “problema de la medida” en mecánica cuántica lo que hace obtener para una misma medición diferentes resultados. En cuántica las mediciones tienen un carácter probabilista, lo que implica que a priori no podemos saber con certeza el resultado de una medida. Con la investigación propuesta se podrían medir multiples parámetros con ‘super sensibilidad’ al mismo tiempo. Por ejemplo, el detector de ondas gravitacionales (LIGO)  utilizó luz comprimida cuántica (squeezed light) para medir con alta precisión las ondas gravitacionales.

El futuro está cada vez más cerca

La siguiente etapa de la investigación buscará pasar de la teoría a la práctica, es decir, realizar los experimentos en los nuevos laboratorios ópticos que se están instalando en Chile. “Será desafiante y eso nos gusta” dice la profesora Hermann.

Los demás integrantes del equipos son Santiago Rojas-Rojas, primer autor e Investigador postdoctoral UdeC-MIRO; Edgar Barriga, alumno de doctorado en ciencias mención Física de la Universidad de Chile; Camila Muñoz, ex  alumna de Licenciatura en Física, Universidad de Chile y Pablo Solano, Investigador postdoctoral del Massachuset Institute of Technology (MIT), Estados Unidos.

Para ver la investigación original publicada en la Revista Physical Review denominada “Manipulation of Multimode Squeezing in a Coupled Waveguide Array (“Manipulación de estados comprimidos de modos múltiples en un arreglo de guías de ondas acopladas”), deben hacer click en la siguiente dirección web: https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.100.023841

Científicos chilenos logran modificar la luz con miras hacia microelectrónica

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La investigación fue publicada en la última edición de la revista científica Internacional Optics Letters. El trabajo fue liderado por físicos e ingenieros del Instituto Milenio de Óptica MIRO y de la Universidad de los Andes.

“Nuestra investigación se enfocó en cambiar la estructura misma de la luz, con el objetivo de crear rayos que funcionasen como herramientas mecánicas que en un futuro  cercano puedan llegar a usarse en la construcción de las piezas más pequeñas de los dispositivos electrónicos ”, explica el Doctor Eduardo Peters, miembro del grupo de Comunicaciones Ópticas de la Universidad de los Andes.

Superando lo conocido

El equipo científico creó un conjunto de rayos láser que giraban como remolino (vórtices), “creamos un nuevo tipo de haz de luz que puede mover varias partículas simultáneamente en distintas direcciones dentro de un fluido de una manera no invasiva”, así lo detalló Jaime Anguita, académico de la Universidad de los Andes e investigador MIRO.

Con este hallazgo los científicos dan un nuevo paso hacia realizar la manufactura al nivel de los microprocesadores, léase aquellos circuitos integrados que constituyen las piezas fundamentales de los computadores, tablets y smartphones como también de las partes más pequeñas de la robótica.

Para realizar el experimento fue clave el uso de un modulador de luz (SLM) que permitió transformar un láser común en un vórtice de luz. “Trabajamos con un láser de baja energía, que no hacía daño, y solo permitiría mover partículas microscópicas”, agrega el científico.

El desarrollo de la investigación surgió como una idea original, durante el año 2017, del profesor Gustavo Funes, quien posteriormente trabajó con el investigador postdoctoral Eduardo Peters, encargado de la realización experimental, mientras que el proceso fue supervisado desde el inicio por el Doctor Anguita.

Los resultados de este trabajo fueron publicados en la revista Optics Letters, en un artículo titulado “Singular beams based on tangential phase warp” (“Haces singulares basados en deformación de fase tangencial”), para ver el artículo original revisar la siguiente dirección web https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-44-15-3769

Investigación de físicos chilenos es premiada en importante encuentro científico

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La investigación de un grupo de físicos chilenos fue premiada el encuentro Statphys 27, uno de los principales eventos científicos internacionales y el más importante sobre física estadística.

El reconocimiento fue otorgado a Alejandro Álvarez-Socorro, estudiante del Doctorado en Ciencias Mención Física de la Universidad de Chile y miembro del Instituto Milenio de Investigaciones Ópticas MIRO, por la presentación en formato póster de parte de su investigación doctoral y quien viajó hasta Buenos Aires, sede del evento este año, entre el 8 y 12 de julio último, para recibir el premio.

“Nuestro póster resultó ganador en la categoría de física no-lineal (nonlinear physics), la cual sin duda tenía muy buenos exponentes. Esto resalta la importancia e impacto de nuestra investigación en el escenario internacional”, comenta Álvarez.

La investigación presentada trató sobre “un nuevo mecanismo de propagación de interfaces (ondas no-lineales) inducido por difracción, en un dispositivo experimental compuesto por una válvula de luz de cristal líquido con retro-inyección óptica disponible en el laboratorio de fenómenos robustos (LAFER)”, explica el físico.

El camino al premio 

Para poder participar en esta prestigiosa conferencia hay que postular un tema, el cual es evaluado por el comité editorial del congreso. Una vez seleccionado, se inicia el proceso de preparación de la ponencia y del póster que la acompañará . Las ponencias son agrupadas en categorías, de acuerdo a los distintos tópicos de la física estadísticas . Finalmente, las ponencias son revisadas por un comité internacional en función de los resultados presentados y su impacto científico, así como también las capacidades y habilidades del ponente al defender tales resultados.

“Para mi este premio significa mucho, es uno de los congresos más importantes en nuestra área, quizá el más importante, al que asistieron más de 800 científicos importantes. Un público lleno de científicos de alto impacto y laureados junto con las nuevas generaciones compuestas por sus estudiantes”, dice Álvarez.

Los resultados expuestos en el póster son fruto de un año trabajo por un equipo conformado, junto a Alejandro Álvarez-Socorro, por Marcel Clerc (académico de la Universidad de Chile, Director adjunto del MIRO), Gregorio González-Cortés (Estudiante del Doctorado en Física de la Universidad de Chile), Camila Castillo-Pinto (Estudiante del Magíster en Física de la Universidad de Chile) y Mario Wilson (Investigador en CONACyT – CICESE, México).

La investigación expuesta en el póster fue publica da en la revista Optics Express de abril de 2019, y puede verse en  https://www.osapublishing.org/oe/abstract.cfm?uri=oe-27-9-12391

Físicos chilenos estudian los conceptos para crear dispositivos electrónicos más estables y seguros

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Mantener los dispositivos electrónicos seguros y a prueba de daños, en especial los de almacenamiento de información, es una necesidad mayor para personas y organizaciones. Por lo que estudiar las maneras en que podrían estropearse y así evitarlo, es el propósito de un estudio de científicos chilenos del Instituto Milenio de Investigación Óptica MIRO.

“Determinamos cómo mantener sistemas estables ante fluctuaciones o variaciones”, dice Alejandro Álvarez-Socorro, uno de los científicos que participó en esta investigación, quien explica que su propósito fue estudiar como dispositivos tecnológicos, tales como las pantallas líquidas de computadores, televisores, tablets o celulares, pueden enfrentar cambios de estados como temperatura o energía.

“Este trabajo es de carácter más teórico o fundamental, por lo que esperamos que nos conduzca a aplicaciones tecnológicas prácticas en el futuro, tales como mejorar y proteger  sistemas de almacenamiento de información ópticos”, señala Álvarez-Socorro, estudiante de doctorado en ciencias Mención Física de la Universidad de Chile e investigador del MIRO.

Estudiando el azar y el caos

Lo que hicieron fue estudiar los dominios o interfaces, que vendrían siendo la frontera entre dos estados o sistemas. Por ejemplo, en climatología están los frentes de aire, que son el límite entre dos masas de aire, una fría y la otra caliente; también podrían ser la frontera que divide una zona desérticas de una boscosa.

“Entonces, nos preguntamos ¿Cómo son afectadas estos frentes cuando son perturbadas de manera aleatoria? Pues lo que queremos es saber cómo variaciones como la temperatura pueden influir en dispositivos electrónicos”.

Fue así como descubrieron que los frentes estacionarios, que se mantienen estáticos, varían cuando se les somete a perturbaciones de manera aleatoria o al azar, es decir, que bajo fluctuaciones como la temperatura las fronteras se mueven una de manera en que no se puede asegurar su posición sin algún mecanismo externo que los controle.

Tras esto surgió otra pregunta “¿Qué pasa si sometemos los sistemas a fluctuaciones caóticas?” Considerando que el caos, en términos matemáticos, es posible de predecir, a diferencia del azar, determinaron que “si podemos mantener la frontera o interfaz en zona estacionaria”, señala Álvarez-Socorro, lo que entrega más posibilidades para controlar estos estados, por lo que ya piensan en analizar el efecto de este tipo de fluctuaciones sobre estructuras localizadas.

El paper “Front depinning by deterministic and stochastic fluctuations: a comparison” (“Desanclaje de frentes por fluctuaciones deterministas y estocásticas: una comparación”)  fue publicado en la revista Phisical Review E.

Además de Alejandro Álvarez-Socorro, participaron Marcel Clerc, profesor titular de la Universidad de Chile y sub-director del MIRO y Michel Ferré, Investigador Postdoctoral  MIRO. Junto a ellos Edgar Knobloch, profesor del Departamento de Física de la Universidad de Berkeley, Estados Unidos.

Físicos chilenos buscan mejorar el envío de información en fibra óptica

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Aumentar la velocidad del envío de un gran número de datos de forma más eficiente es una de las necesidades de la informática del futuro, por lo que dos físicos chilenos buscan utilizar cristales fotónicos para lograr este objetivo.

Los físicos del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile y del Instituto Milenio de Óptica MIRO, Gabriel Cáceres y Rodrigo Vicencio encontraron una manera de transportar información anulando las posibles pérdidas de la misma.

Según explica Vicencio, “usualmente la luz se dispersa (se pierde) al viajar por un cristal fotónico pero con el arreglo especial que hemos propuesto, la luz viaja siempre por la misma fibra y no se pierde información alguna. La ventaja de estudiar este efecto es que se podría lograr aumentar la densidad de información que enviamos sin preocuparnos de perderla”, indica el físico.

El objetivo de este trabajo teórico es que las fibras tengan una disposición espacial específica que garantice la ausencia de pérdidas. “Proponemos una disposición en dimensiones reducidas que logra demostrar algo muy esperado, que es que la luz logre viajar siempre en una sola fibra sin ‘ver’ a sus vecinas”, agrega Vicencio.

Lo anterior permitiría transportar información de manera más rápida y eficiente, enviando un mayor volumen de datos por varios canales (fibras) simultáneos, lo que beneficiaría a las aplicaciones como televisión en streaming o juegos en línea, que tendrían una experiencia de usuario mucho mejor.

Para llevar adelante este trabajo los científicos proponen dos líneas de acción. La primera es estudiar experimentalmente este modelo propuesto, lo que debería realizarse en los próximos meses en el nuevo laboratorio de redes fotónicas del DFI. La segunda consistirá en expandir las dimensiones de este modelo y ver si resultados similares son posibles en sistemas más amplios, donde una mayor densidad de información pueda ser transmitida.

La investigación fue publicada bajo el nombre de  “Perfect localization on flat band binary one-dimensional photonic lattices” (“Localización perfecta en bandas planas de redes fotónicas binarias unidimensionales”), que se publicó en la última edición de la revista Physical Review A, donde Gabriel Cáceres exploró teórica y numéricamente el comportamiento del modelo dependiendo de los parámetros físicos, mientras Rodrigo Vicencio propuso el modelo y guió el trabajo.”

Científicos chilenos simulan eventos extremos similares a las olas gigantes en el mar

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El equipo multidisciplinario logró simular en sistemas ópticos las llamadas ondas rogue o olas gigantes en el contexto del océano, uno de los eventos más destructivos e inexplicables.
Por David Azócar

De acuerdo a Carla Hermann, académica del Departamento de Física FCFM de la Universidad de Chile e investigadora del Instituto Milenio de Óptica MIRO, “el fenómeno de ondas de rouge se remonta a observaciones de ondas de agua extremadamente grandes en la superficie del océano, que aparecían de la nada y desaparecían sin dejar rastro, pero que eran responsables de grandes daños en embarcaciones.  Estos eventos extremos son muy raros que aparezcan, siendo además  difíciles de entender y de predecir”, señala.

Fue así que el equipo científico descubrió que, en un esquema experimental que es posible controlar la aparición de ondas de rogue ópticas (es decir, puntos de luz con intensidades muy alta con respecto al promedio) a través de la propagación de la luz en un cristal fotorrefractivo, mediante la aplicación de un campo eléctrico externo y todo a temperatura ambiente.

“Básicamente podría servir para desarrollar experimentos en un pequeño laboratorio (en este caso nuestro cristal) y comprender mejor cómo se forman estos eventos y cómo poder controlarlos luego en sistemas naturales más grandes como por ejemplo el océano”, explica Hermann, quien señala que en futuros experimentos pretenden explorar nuevos mecanismos y parámetros del sistema, para determinar las condiciones que hagan aparecer este tipo de eventos y correlacionarlos con otros eventos extremos en la naturaleza.

Sobre el experimento

El experimento consiste en enviar luz a un cristal sensible a la luz, para luego analizar lo que pasa a la salida de este con una cámara CCD. Para general eventos extremos se aplica un voltaje externo, se esperan unos 15 minutos para que el sistema se estabilice y se tomaba una foto de la cara de salida del cristal. Se repitió el experimento 30 veces y luego se hizo estadística a las imágenes obtenidas. Tras analizar los datos usando el criterio de ondas de rogue, se observó la existencia de eventos extremos  tanto de forma experimental como de forma teórica con un modelo muy simple.

“La toma de datos tardó alrededor de tres meses, ya que teníamos que esperar que el sistema se estabilizara para cada voltaje eléctrico aplicado. Luego nos tomó un par de meses el desarrollar el software y comparar los resultados con respecto a la teoría”, explica la científica, quien es la investigadora responsable del proyecto, tomando los datos juntos con Ignacio Salinas, además de desarrollar el software para el análisis de datos.

El próximo paso en la investigación será repetir el experimento, pero variando otros tipos de parámetros, por ejemplo la potencia de la luz que entra al cristal, su tamaño transversal, la temperatura o presión del sistema, etc. “Actualmente estamos investigando la aparición de ondas de rogue en sistemas periódicos. Resultados preliminares muestran que si hay eventos extremos en esta configuración, que sería la primera vez que se observan en la historia en este tipo de sistemas. Esperamos terminar ese trabajo a fines de año”, concluye Hermann.

La investigación fue publicada en la revista Optics Letters con el título “Spatial rogue waves in photorefractive SBN crystals” (Ondas de rogue espaciales en cristales SBN fotorefractivos), para ver el artículo original revisa la siguiente URL https://www.osapublishing.org/ol/abstract.cfm?uri=ol-44-11-2807&fbclid=IwAR1i6aHwd2XOYXTjvNpmUpHM5buFaIaVdYQHdlL6VghUDi_lRSLLpx4S7N0

La investigación estuvo compuesta, además de la doctora Hermann, por Rodrigo Vicencio (también académico DFI e investigador MIRO), y los investigadores Ignacio Salinas, Danilo Rivas  y Bastián Real, todos de la Universidad de Chile; a ellos se sumaron a Ana Mancic, de la Universidad de Nis, junto a Cristian Mejía de la Universidad del Atlántico y Aleksandra Maluckov del Vinca Institute of Nuclear Sciences.

Científicos proponen modelo que podría alargar la vida de dispositivos electrónicos

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Científicos proponen modelo que podría alargar la vida de dispositivos electrónicos

La investigación, publicada en la última edición de la revista Physical Review Applied, fue una colaboración chileno-francesa liderada por Karin Alfaro, investigadora del Instituto Milenio de Óptica MIRO.
Por David Azócar

“Lo que hicimos fue postular un modelo matemático para la oxidación de películas delgadas que contienen aluminio, muy abundante en la electrónica contemporánea”, así lo explica Karin Alfaro, también estudiante del Doctorado en Ciencias Físicas y Matemáticas, de la Facultad de Ciencias de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso.

Los investigación se centró en la interfaz “así denominamos el límite que separan la parte oxidada de la no oxidada. Aquí descubrimos que la forma de dicha interfaz (su geometría) puede mejorar las propiedades de ciertos dispositivos. Por ejemplo, en un láser tipo VCSEL (como el que hay dentro de algunos celulares) su haz de luz puede aumentar su intensidad o podría requerir menos energía para hacerlo funcionar”, agrega Alfaro.

Este trabajo es sumamente interesante “porque ataca un problema fundamental en la tecnología de láser y materiales basados en semiconductores como es la oxidación”, así lo explica Marcel Clerc, académico del Departamento de Física FCFM de la Universidad de Chile y Subdirector del Instituto Milenio de Óptica MIRO.

El desafío de trabajar a escalas micrométricas.

Para llegar a este logro los científicos tuvieron que, en primer lugar, manipular experimentalmente las películas que son aproximadamente del ancho de un cabello humano y luego describir los cambios de la interfaz utilizando modelos teóricos apoyado de simulaciones numéricas, “Fue algo muy desafiante, sin ir más lejos antes de esta investigación, los modelos teóricos no podían describir la evolución de la geometría…pero eso ya es pasado”, señala Alfaro.

Para lograr lo anterior, en la Universidad de Toulouse, se utilizaron cámaras de vacío, cámaras de adquisición de imágenes de alta resolución y de una sala limpia para la preparación de la muestra, mientras que en Chile fueron requeridos computadores con alto poder de cálculo.

Con esos datos los científicos chilenos llevaron a cabo el diseño de un modelo que logró predecir la geometría del frente de oxidación húmeda, donde Karin tuvo un papel central en la descripción teórica además de su caracterización numérica.

Con estos resultados, el equipo espera encontrar la velocidad de dicha interfaz, así como estudiar geometrías más complejas o conocer cómo funciona el modelo en materiales que favorezcan la oxidación.

El equipo de trabajo estuvo compuesto por Karin Alfaro, su profesor guía el Doctor René Rojas Cortés, Director del Instituto de Física de la Pontificia Universidad Católica de Valparaíso; el Doctor Marcel Clerc, académico del Departamento de Física de la Universidad de Chile y Subdirector del Instituto Milenio MIRO, además de científicos CNRS y de la Université de Toulouse en Francia.

Para ver la publicación oficial en la revista Physical Review Applied, revisa la siguiente dirección web https://journals.aps.org/prapplied/abstract/10.1103/PhysRevApplied.11.044067

Científicos crean modelo que podría explicar y anticipar catástrofes

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Científicos crean modelo que podría explicar y anticipar catástrofes

El estudio, que tardó cinco años de investigación teórica y práctica, apareció en la última edición de la revista científica Physical Review X.

Por David Azócar

Las sequías, huracanes, tsunamis y crisis financieras son ejemplos de comportamientos extremos que tienen algo en común, son muy difíciles de predecir. Esto es en parte debido a la compleja dinámica de estos fenómenos, que involucran transiciones abruptas entre varios estados posibles. Una investigación chileno-francesa donde participó el Doctor Marcel Clerc, académico del Departamento de Física  FCFM de la Universidad de Chile y Sub-Director del Instituto Milenio de Investigación en Óptica MIRO, podría ofrecer respuestas sobre un posible mecanismo universal que explique la emergencia de estas transiciones de fase y formación espontánea de patrones auto-organizados. Para esto, los investigadores diseñaron un sistema óptico modelo que presenta los elementos necesarios para estudiar eventos extremos de manera controlada.

“Los eventos extremos son comportamientos peculiares que se encuentran fuera del actuar típico de un sistema. Nosotros establecimos la aparición de eventos extremos como la transición entre dos eventos de alta complejidad, es decir, creamos un modelos que explica y entiende cómo se forman”, afirma el también Doctor en Física de la Universidad de Niza (Francia).

Este tipo de investigación es altamente contingente para la vida contemporánea “Las catástrofes son el pan de cada día de las sociedades humanas, poder comprenderlas y eventualmente anticiparlas no es sólo deseable, sino imprescindible. Otro punto relevante es que de seguir por este camino podríamos contribuir al estudio tanto eventos naturales como sociales, por ejemplo crisis financieras”, afirma el académico de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile.

Como lo lograron:

“Sobre la base de un resonador de anillo de fibra óptica, ubicado en laboratorios emplazados en Francia, observamos experimental y teóricamente un posible escenario universal de ondas extremas inducidas por la emergencia de turbulencia de ondas. Este tipo de comportamientos lo entendemos como la transición de intermitencia espacio temporal a turbulencia”, explica Clerc quién el científico que  identificó el origen de las ondas extremas.

El siguiente paso será investigar la turbulencia de fluidos. “Este tipo de sistema óptico nos deja aún muchas preguntas abiertas, será fascinante avanzar en este punto”, concluye el académico.

El resto del equipo de investigación estuvo compuesto por los  Doctores Saliya Coulibaly, quien lideró la investigación y Majid Taki, ambos de la Universidad de Lille (Francia), a ellos se sumaron  Abdelkrim Bendahmane, Guy Millot y Bertrand Kibler, de la Universidad Bourgogne Franche-Comté, quienes estuvieron a cargo de la parte experimental.

La investigación fue publicada en la revista científica Physical Review X , revista online de la American Physics Society (APS), con el título “Turbulence-induced rogue waves in Kerr resonators” (“Turbulencia induce ondas extremas en un resonador óptico”).

Para ver el artículo original ingrese a la siguiente dirección web:

https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.9.011054

Nuevas estructuras de redes ópticas son estudiadas por científicos chilenos

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Determinar cómo se comporta la luz al viajar por distintos materiales y así controlar mejor la información que pasa por dispositivos ópticos, es el resultado de la investigación de un grupo de científicos del Departamento de Física FCFM de la Universidad de Chile y del Instituto Milenio de Óptica MIRO, el resultado que avanza en el camino de la computación óptica apareció en la última versión de la revista Physical Review A.

El Doctor Rodrigo Vicencio, quien dirige el grupo de Redes Fotónicas del Instituto Milenio de Óptica MIRO indica “buscamos aprender cómo la luz viaja y cómo se auto atrapa en diversos materiales fotónicos, donde la geometría elegida determina, de forma importante, las propiedades que la luz experimentará”, agregando que de esta manera podrían dirigir de mejor manera la información de tipo óptica y así distribuirla controladamente en una red fotónica arbitraria, siendo un paso importante para la futura computación óptica, que sería más rápida que los actuales computadores electrónicos.

Para lograr lo anterior los científicos estudiaron un manojo de fibras ópticas, con una geometría muy específica (una red denominada de Lieb), donde demostraron que es posible transportar controladamente la luz localizada en regiones espaciales muy pequeñas (20 micrómetros).

“Antes de este trabajo sólo se había predicho transporte controlado de luz en redes con geometría de Kagome. Con nuestros resultados demostramos que existe un mayor número de geometrías en las que sería posible observar un atrapamiento y un transporte controlado, por lo tanto, más opciones en la práctica de usar cristales fotónicos en aplicaciones que controlen y distribuyan información de tipo óptica”, explica Vicencio, quien es también académico del Departamento de Física de la FCFM de la Universidad de Chile.

Este trabajo es parte de una investigación anterior sobre redes fotónicas, donde surgió la necesidad de estudiar otras configuraciones posibles, para lo cual desarrollaron un análisis numérico con herramientas de programación. El siguiente paso será la comprobación experimental.

Una gran oportunidad

“Es difícil crear las condiciones experimentales para corroborar nuestras predicciones, y en el caso de lograrlo estaríamos en condiciones únicas a nivel mundial para demostrar transporte controlado de luz en cristales fotónicos, con su consecuente posibilidad en aplicaciones fotónicas en Chile”, concluyé el académico.

La conclusiones de esta investigación aparecieron en la última edición de la revista científica Physical Review A, el trabajo fue liderado por el también investigador MIRO y Magíster en Ciencias mención Física, Bastián Real. Para ver el paper origina revisar la siguiente dirección web https://journals.aps.org/pra/abstract/10.1103/PhysRevA.98.053845