Un dispositivo minúsculo, recientemente inventado, parece capaz de reemplazar a toda una sala llena de equipamiento, para realizar la delicada tarea de entrelazar cuánticamente fotones
Un dispositivo minúsculo, recientemente inventado, parece capaz de reemplazar a toda una sala llena de equipamiento, para realizar la delicada tarea de entrelazar cuánticamente fotones. Este dispositivo, basado en un material cuya superficie ha sido trabajada a escala nanométrica, logrando que esta adquiera un nivel de complejidad notable y tenga las propiedades de lo que se conoce como metasuperficie, abre un nuevo y emocionante camino para entrelazar cuánticamente fotones de maneras complejas, algo que nunca antes se había conseguido con equipamiento tan compacto.
Una metasuperficie interactúa con la luz y otras ondas electromagnéticas de maneras en que las superficies convencionales no pueden.
El logro es obra de un equipo que incluye a Igal Brener, de los Laboratorios Nacionales estadounidenses de Sandia (SNL), así como Tomás Santiago-Cruz y Maria Chekhova, del Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz en Alemania.
El entrelazamiento cuántico entre partículas, en este caso entre fotones, consiste en una extraña conexión de uno con otro que hace que las acciones sobre uno afecten al otro, sin importar dónde o cuán lejos estén los fotones en el universo. Es un efecto de la mecánica cuántica y no puede explicarse ni entenderse mediante la lógica convencional por la que nos guiamos en nuestra vida cotidiana.
Aunque nadie puede realmente entender este fenómeno, sí ha sido posible aprovecharlo para aplicaciones prácticas. Por ejemplo, el entrelazamiento ayuda a proteger información cuántica delicada y a corregir errores en la computación cuántica, una forma de computación que cuando despegue definitivamente superará por muchos órdenes de magnitud al más potente de todos los ordenadores actuales, que emplean computación convencional.
El entrelazamiento cuántico también está permitiendo nuevos y avanzados métodos de encriptación para una comunicación mucho más segura que por métodos tradicionales.
El innovador dispositivo es cien veces más delgado que una hoja de papel.
Para hacer funcionar el nuevo dispositivo, los científicos lo atraviesan con un láser. El haz de luz atraviesa una muestra ultradelgada de vidrio cubierta de estructuras a nanoescala hechas de un material semiconductor común llamado arseniuro de galio.
El rayo láser revuelve todos los campos ópticos. De vez en cuando, un par de fotones con diferentes longitudes de onda y entrelazados cuánticamente sale de la muestra en la misma dirección que el rayo láser entrante.
La eficiencia del nuevo dispositivo (la velocidad a la que se pueden generar grupos de fotones entrelazados cuánticamente) es baja por ahora, y necesita ser mejorada. Pero en cualquier caso, el pequeño espacio que ocupa representa un avance notable en comparación con el voluminoso equipamiento que ha sido hasta ahora el único capaz de generar las partículas entrelazadas cuánticamente.
Brener y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nuevo dispositivo en la revista académica Science, bajo el título “Resonant metasurfaces for generating complex quantum states”.
Fotografía: Craig Fritz, Sandia National Laboratories.
