Luz quântica aumenta em 20 vezes a potência de lasers ultrarrápidos sem danificar materiais

Pesquisadores chineses superaram uma limitação fundamental da óptica moderna ao explorar a natureza quântica da luz.

A equipe do professor Jian Wu, da East China Normal University em Xangai, demonstrou que um tipo especial de luz quântica multiplica por 20 os efeitos de lasers de femtossegundos sem elevar a energia média. O experimento, publicado na revista Nature, representa um avanço na interação entre luz e matéria.

Processos ópticos não lineares exigem que vários fótons atinjam um átomo quase simultaneamente. Isso demanda pulsos de laser tão intensos que frequentemente danificam as amostras. A solução encontrada foi substituir a luz laser convencional por um estado quântico chamado vácuo comprimido brilhante, ou BSV.

O BSV difere de um laser comum por apresentar flutuações extremas no número de fótons a cada instante. Mesmo com potência média modesta, um pulso BSV entrega rajadas enormes de fótons em curtos intervalos. Isso aciona processos não lineares que exigiriam lasers convencionais muito mais potentes e perigosos.

Os cientistas testaram o conceito usando ionização por tunelamento em átomos de sódio. Um pulso BSV com apenas 300 nanojoules de energia produziu o mesmo efeito não linear que um pulso de laser convencional muito mais energético. O desempenho foi 20 vezes superior ao equivalente clássico, sem aumentar a potência média.

A equipe também demonstrou controle fino sobre a interação luz-matéria, ajustando a intensidade do pulso sem alterar sua energia total. A descoberta foi detalhada em reportagem do portal especializado Phys.org.

Os resultados abrem caminho para avanços na ciência dos attossegundos, que depende de pulsos com duração de 10⁻¹⁸ segundos. A abordagem quântica permite interações luz-matéria extremas com maior precisão e menor risco de danos ao material estudado.

A pesquisa coloca a China na liderança de uma área com potencial para revolucionar a física ultrarrápida e a ciência dos materiais. O domínio de estados quânticos da luz reforça a soberania tecnológica chinesa em um setor estratégico da física fundamental.

O artigo publicado na Nature tem como primeiro autor Zhejun Jiang e está identificado pelo DOI 10.1038/s41586-026-10485-9. A comunidade científica considera o experimento um marco para uma nova geração de pesquisas ópticas.