MATEMÁTICAS Y FÍSICA

Un equipo internacional de investigación en el que participa el Instituto de Ciencia de los Materiales de la Universitat de València (ICMUV) ha conseguido controlar fotones individuales e integrarlos en un chip con gran precisión para su aplicación en tecnologías cuánticas acústicas o redes fotónicas integradas.

AUTOR: UV

El método, realizado mediante ondas sonoras a nanoescala, supondrá un avance en el camino hacia las tecnologías cuánticas híbridas. El hallazgo aparece publicado en la revista Nature Communications.

 

Las ondas de luz y sonido son la columna vertebral tecnológica de las comunicaciones modernas. Mientras que las fibras ópticas y el láser forman la World Wide Web, las ondas sonoras de dimensiones nanométricas se utilizan para procesar la transmisión inalámbrica entre smartphones, tabletas u ordenadores portátiles. Extender estas tecnologías a los sistemas cuánticos, con el fin de construir redes de comunicación cuántica seguras es un reto.

 

El equipo internacional del que forman parte los investigadores Mauricio M. de Lima y Dominik D. Bühler –del Instituto de Ciencia de Materiales de la Universitat de València (ICMUV)– ha conseguido utilizar ondas sonoras para conmutar fotones individuales generados en un chip. Este método, demostrado aquí por primera vez, permite usar los fotones –películas cuánticas de luz– como constituyentes de q-bits –la unidad básica de información en la computación cuántica–, de manera que puedan utilizarse para tecnologías cuánticas acústicas o redes complejas de fotónica cuántica integrada.

 

“El principio de funcionamiento de nuestro chip ya lo conocíamos en lo que respecta a la luz láser convencional, pero ahora, al utilizar fotones individuales, hemos conseguido realizar el tan ansiado avance hacia las tecnologías cuánticas”, comenta Mauricio M. de Lima, que coordina los trabajos en España. “Mediante el uso de ondas sonoras aplicadas durante la propagación de la luz en guías de ondas, somos capaces de conmutar directamente los fotones entre dos salidas del chip a una velocidad sin precedentes”, añade Dominik Bühler, doctorando en la Universitat de València durante la investigación.

 

Los científicos consideran sus resultados un hito en el camino hacia las tecnologías cuánticas híbridas por el hecho de combinar sistemas cuánticos diferentes: puntos cuánticos, fotones individuales y los fonones – partículas cuánticas de la onda sonora.

 

Los chips cuánticos híbridos –diseñados en la Universitat de València y fabricados en el Paul–Drude–Institut für Festkörperelektronik (Berlín), con puntos cuánticos producidos en la Technische Universität München (TUM) y caracterizados en el Instituto de Física de la Westfälische Wilhelms-Universität (Münster-Alemania) por D. Bühler y Matthias Weiß– superaron las expectativas que tenía el equipo de investigación.

 

“Ya estamos trabajando a fondo para mejorar nuestro chip. El objetivo es programar el estado cuántico de los fotones y controlar fotones de colores diferentes entre cuatro o más salidas”, afirma Mauricio de Lima. “Nos beneficiamos de una característica única de las ondas sonoras a nanoescala: se propagan prácticamente sin pérdidas en la superficie del chip, una ventaja a la hora de integrar múltiples dispositivos”, añade el físico alemán Hubert Krenner, que lidera la investigación en la Westfälische Wilhelms-Universität.

DESTACAMOS