Controlar la dirección en que se mueven los fotones en un chip fotónico

La tecnología cuántica basada en la luz (fotones) tiene un gran potencial para el desarrollo de sistemas de procesamiento de la información radicalmente nuevos y basados en circuitos fotónicos. Hasta ahora, los fotones en los circuitos fotónicos cuánticos se han comportado de la misma forma tanto si se movían hacia delante o hacia atrás en un canal fotónico. Esto ha limitado mucho la capacidad de controlar los fotones y por tanto de construir circuitos complejos para computadoras cuánticas fotónicas.

Ahora, el equipo de Peter Lodahl, del Instituto Niels Bohr (NBI) en la Universidad de Copenhague en Dinamarca, ha descubierto un nuevo tipo de canales fotónicos, donde la dirección de movimiento impone diferencias cruciales. Esto puede constituir la clave para construir circuitos fotónicos cuánticos a gran escala.

Un chip fotónico incorpora una fuente de luz (el llamado punto cuántico). Iluminando con un láser el punto cuántico, sus electrones se excitan, saltando de una órbita a otra y emitiendo así un único fotón cada vez. La luz es emitida normalmente en todas direcciones, pero el chip fotónico está construido de manera que todos los fotones sean enviados a través de un canal fotónico. Hasta aquí, todo bien. Pero el problema es que los fotones son enviados en ambas direcciones en el canal fotónico y esto limita la eficiencia de la fuente de luz. Este es un problema que aumenta de magnitud a medida que el circuito se hace mayor y más complejo.

La imagen muestra los cálculos de la emisión de fotones en la nueva fuente de fotones con control de dirección de trayectoria. Si el espín del electrón apunta hacia arriba, el fotón es emitido en una dirección (azul). Si dicho espín apunta hacia abajo, el fotón es emitido en la dirección opuesta (rojo). (Imagen: Sahand Mahmoodian y Søren Stobbe, NBI)

Para resolverlo, el equipo de Lodahl ha desarrollado un nuevo canal fotónico donde sí se puede ejercer el control necesario sobre los fotones de manera que solo son enviados en una dirección.

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