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» » Los fotones abren la puerta de entrada a las redes cuánticas


Referencia: Eurek Alert.org, 23 octubre 2015
"Photons open the gateway for quantum networks"
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Hay un enorme potencial para la nueva tecnología de la información basada en la luz (fotones). Los fotones son muy adecuados para transportar información. La tecnología cuántica basada en fotones, llamada fotónica cuántica, será capaz de mantener mucha más información que la tecnología informática actual. Pero a fin de crear una red con los fotones, es necesario el contacto de fotones, una especie de transistor que pueda controlar el transporte de los fotones en un circuito. Los investigadores del Instituto Niels Bohr, en colaboración con investigadores del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología, han logrado crear ese contacto. Los resultados se publican en la revista científica Nature Communications.

Alisa Javadi, postdoctorado en el grupo de investigación fotónica cuántica, trabajando en los experimentos de laboratorio del Instituto Niels Bohr en la Universidad de Copenhague. Crédito: Ola Jakup Joensen.
La información cuántica puede ser enviada ópticamente, es decir, usando la luz, y la señal se compone de fotones, que es el componente más pequeño (un quantum) de un pulso de luz. La información cuántica se encuentra en cualquier punto de la trayectoria del fotón; por ejemplo, puede enviarse a la izquierda o la derecha de un espejo semitransparente. Es posible compararlo con el uso de los bits, compuestos de 0 y 1, del mundo de los ordenadores convencionales. Sin embargo, un bit cuántico es más que un bit clásico, ya que es al mismo tiempo 0 y 1, y no se puede leer sin ser detectado, ya que es sólo un solo fotón. Además, la tecnología cuántica puede ser utilizada para almacenar mucha más información que la tecnología informática convencional, por lo que esta tecnología tiene un potencial mucho mayor para la futura tecnología de la información.

El control de la luz

Luz se propaga normalmente en todas las direcciones. Pero el fin de desarrollar una tecnología cuántica basada en la luz, hay que ser capaz de controlar la luz de los fotones individuales. Los investigadores del grupo de investigación fotónica cuántica en el Instituto Niels Bohr están trabajando en esto, utilizan un chip óptico integrado junto al llamado punto cuántico. Dicho chip óptico se compone de un extremadamente pequeño cristal fotónico, de unas 10 micras de diámetro (1 micra es la milésima parte de un milímetro) con un espesor de 160 nanómetros (1 nanómetro es la milésima de una micra). Incrustado en medio de chip está el punto cuántico, compuesto de una colección de átomos.

"Hemos desarrollado el chip fotónico de modo que el punto cuántico emite un solo fotón cada vez, así podemos controlar la dirección del fotón. Lo nuevo de que hemos conseguido es que podemos utilizar el punto cuántico como contacto para los fotones. Una especie de transistor. Es un componente importante para crear una red compleja de fotones", explica Peter Lodahl, profesor y jefe del grupo de investigación fotónica cuántica en el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague.

'Portal' para fotones

Los experimentos se llevaron a cabo en los laboratorios del grupo de investigación, sitos en el sótano del Instituto Niels Bohr, de manera que no hay temblores provenientes de la carretera o de la disruptiva luz ambiental.

Utilizaron un láser para producir los fotones. Cuando el láser está totalmente atenuado, se libera un solo fotón. Si se aumenta la intensidad, hay mayor probabilidad de 2 o más fotones a la vez. El número de fotones es importante para el resultado.

"Si enviamos un solo fotón al punto cuántico, se echará hacia atrás, la puerta de entrada está cerrada. Pero si enviamos dos fotones, la situación cambia radicalmente. Se abre la puerta de entrada y los dos fotones se entrelazan y son enviados hacia delante", explica Alisa Javadi, post-doctorado en el grupo de investigación y que ha participado en los experimentos de laboratorio en el Instituto Niels Bohr.

Así pues, el punto cuántico funciona como contacto fotón, y esto es un componente importante a la hora de construir circuitos fotónicos cuánticos complejos a gran escala.

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- Fuente: University of Copenhagen - Niels Bohr Institute.
- Contactos: Profesores Peter Lodahl, Søren Stobbe y el postdoctorado Alisa Javadi, todos de University of Copenhagen.

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