Quantum Fluids of Light and Brownian Dynamics on Bose-Einstein Condensates

Resumo

Interações fotão-fotão no vácuo têm uma secção eficaz desprezável, em regimes de baixas energias. No entanto, na presença de um meio não-linear desfocalizante do tipo Kerr, como um vapor quente de rubídio, ou de outro metal alcalino, o campo de polarização elétrica atua como um mediador de interações, assumindo um papel importante nestes sistemas. O comportamento coletivo entre fotões é previsto através de uma formulação hidrodinâmica, justificando a designação de fluidos quânticos de luz.

Devido às semelhanças entre a equação não-linear de Helmholtz e a equação de Gross-Pitaevskii, bem conhecida na teoria de condensação de Bose-Einstein, prevê-se que os fluidos quânticos de luz sejam bons simuladores de condensados de Bose-Einstein, funcionando a altas temperaturas, sendo assim uma opção mais barata e menos complexa na sua construção e manutenção. Apesar da semelhança formal, é importante salientar as suas diferenças, sendo estas aqui também exploradas.

A configuração experimental de uma experiência de fluidos quânticos de luz é detalhada, começando pela estrutura atómica do rubídio até todos os diferentes componentes para o controlo dos parâmetros relevantes, nomeadamente a unidade de controlo de temperatura que surge para controlar a densidade do vapor. A dinâmica de uma impureza num condensado de Bose-Einstein foi estudada na presença de ruído quântico. Os resultados simulados numericamente para uma impureza tipo vórtice são discutidos com as condições necessárias para conduzir um movimento superdifusivo.