Primer dispositivo óptico basado en la termodinámica óptica

Unos científicos han diseñado el primer dispositivo óptico que sigue las directrices del concepto de la termodinámica óptica. Con este dispositivo, entra en juego una forma fundamentalmente nueva de enrutar la luz en sistemas no lineales.

El enrutamiento universal es un concepto de ingeniería conocido. En mecánica, una válvula de distribución dirige las entradas a una salida específica. En electrónica digital, un rúter wifi dirige la información al puerto de salida correcto, asegurando que cada flujo de datos llegue a su destino. Sin embargo, cuando se trata de luz, el mismo problema resulta mucho más complejo. Los rúteres ópticos convencionales se basan en complejas matrices de conmutadores y control electrónico para alternar las rutas. Estos enfoques de diseño aumentan la dificultad técnica y, a la vez, limitan la velocidad y el rendimiento.

Un equipo encabezado por Hediyeh Dinani, de la Escuela Viterbi de Ingeniería en la Universidad del Sur de California (USC) en Estados Unidos, ha demostrado ahora que existe otra manera de enrutar la luz para ciertas aplicaciones.

El concepto se puede comparar con un laberinto de juguete donde hay que guiar una canica hasta el destino deseado. Sin embargo, en el dispositivo del equipo de la USC, el laberinto está diseñado de tal forma que, sin importar dónde se suelte la canica, rodará por sí sola hacia el lugar correcto; no es necesario guiarla. Y así es exactamente como se comporta la luz en el nuevo dispositivo: encuentra el camino correcto de forma natural, siguiendo los principios de la termodinámica.

Recreación artística del funcionamiento del primer dispositivo óptico basado en la termodinámica óptica. (Imagen: Yunxuan Wei / USC)

Las implicaciones de este nuevo enfoque van mucho más allá del laboratorio. A medida que la electrónica tradicional se está quedando cada vez más pequeña ante las necesidades crecientes de la computación y de la circulación de datos en formato digital, diversas empresas, incluyendo las que crean chips, están explorando las interconexiones ópticas como una forma de transmitir información de manera más rápida y eficiente. Al proporcionar una forma natural y autoorganizada de dirigir las señales de luz, la termodinámica óptica podría acelerar el desarrollo de dichas tecnologías. Más allá del enrutamiento de datos a escala de chip, este enfoque de diseño también puede ser de gran utilidad para las telecomunicaciones, la computación de alto rendimiento e incluso el procesamiento seguro de información, ofreciendo un camino hacia dispositivos más simples y potentes. Para todas esas tareas

Dinani y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nuevo dispositivo en la revista académica Nature Photonics, bajo el título “Universal routing of light via optical thermodynamics”. (Fuente: NCYT de Amazings)