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Viernes, 22 enero 2016
Nanotecnología

Logran la conversión práctica de fotones en fonones, paso clave hacia la plena compatibilidad en tecnología cuántica

La física cuántica se está convirtiendo cada vez más en la base científica para una multitud de nuevas tecnologías, que no muchos años atrás eran exclusivas de la ciencia-ficción. Estas nuevas tecnologías prometen cambiar desde sus cimientos la forma en que nos comunicamos, así como mejorar radicalmente el rendimiento de sensores y de nuestros ordenadores más potentes. Uno de los retos abiertos para las aplicaciones prácticas es cómo hacer para lograr que tecnologías cuánticas diferentes sean conectables entre sí para intercambiar señales. Actualmente, en la mayoría de los casos, los aparatos cuánticos distintos son incompatibles respecto a los demás, lo cual está evitando que estas tecnologías emergentes se interconecten.

 

Una solución propuesta por los científicos es construir objetos de tamaño nanométrico que vibren mecánicamente, un diminuto diapasón. Estos “dispositivos nanomecánicos” podrían ser fabricados de manera que sus vibraciones fueran el mediador entre sistemas cuánticos diferentes. Por ejemplo, nanoaparatos mecánicos que capaces de convertir sus vibraciones mecánicas en luz podrían conectarse a las redes de fibra óptica del mundo, que integran internet. Construir un dispositivo nanomecánico que convierta vibraciones cuánticas en luz a nivel cuántico, permitiendo así que los dispositivos cuánticos se conecten a la futura internet cuántica, ha sido un reto excepcional para la física que debe guiar a la naciente electrónica cuántica.

 

El equipo de Simon Gröblacher, de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, y Markus Aspelmeyer, de la Universidad de Viena en Austria, acaba de hacer realidad tal dispositivo nanomecánico. Convierte las partículas de luz individuales, conocidas como fotones, en vibraciones cuántico-mecánicas, llamadas fonones, y a la inversa.

 

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Una representación del dispositivo nanomecánico de los investigadores. Mediante la vibración consistente en sus movimientos rápidos de un lado a otro, la viga de silicio llena de agujeros convierte las partículas de luz en vibraciones cuánticas, y después de nuevo en luz. (Foto: © Jonas Schmöle, The Aspelmeyer Research group, Faculty of Physics, Vienna Center for Quantum Science and Technology (VCQ), University of Vienna)

 

Normalmente pensamos en las vibraciones mecánicas en términos de ondas, como las que viajan a través de un lago, dado que el agua vibra de un lado a otro. Pero las mediciones hechas por el equipo de Gröblacher y Aspelmeyer son una prueba clara de que las vibraciones mecánicas también se comportan como partículas, al menos a efectos prácticos. En ese sentido, son verdaderas partículas cuánticas de movimiento. Es una dualidad onda-partícula, pero con un diapasón de tamaño nanométrico.

 

El dispositivo nanomecánico es en sí mismo una diminuta viga de silicio, de solo medio micrómetro de ancho, y que contiene un patrón regular de agujeros, que atrapa la luz y las vibraciones mecánicas en el mismo punto. Esta viga de tamaño nanométrico, que fue fabricada sobre un chip de silicio, vibra moviéndose de un lado a otro miles de millones de veces por segundo.

 

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