Abelardo González
Editor - TechUn equipo de investigadores del Joint Quantum Institute ha creado un chip capaz de transformar un único haz láser en tres frecuencias distintas. Esto, a grandes rasgos, implica que nos acercamos a una de las mayores revoluciones del sector cuántico, ya que es capaz de lograrlo sin ajustes externos ni controles activos continuos. Para muchos, la computación cuántica apunta a convertirse en una industria que podría transformar otras tan relevantes como la IA, y este invento sienta las bases de esa creencia generalizada.
El avance, según revelan los responsables del mismo, acerca la integración fotónica al salto que supuso la revolución de los semiconductores: óptica compleja comprimida en chips diminutos. Así, se asemeja en este cambio electrónico del siglo XX por poner el foco sobre la miniaturización de herramientas ópticas (láseres, lentes o espejos), una condición clave para conseguir no solo comunicaciones más rápidas, sino también relojes atómicos ultraprecisos y arquitecturas de computación cuántica basadas en luz.
Adiós a los problemas tradicionales
Hasta ahora, uno de los principales obstáculos era la generación de nuevos "colores" de luz dentro de un chip compacto, dado que hacía falta convertir un único láser en varias frecuencias útiles. Tras dejar atrás la inestabilidad de diseños anteriores, el chip del JQI utiliza fenómenos no lineales. Así, cuando la luz es lo bastante intensa, modifica las propiedades ópticas del material y dicha respuesta consigue alterar a su vez la propia luz.
Con la intención de reforzar estos efectos débiles, el dispositivo se basa en resonadores microscópicos que atrapan fotones en bucles, permitiendo millones de recorridos al mismo tiempo que amplifican poco a poco la interacción no lineal. Hasta ahora, aspectos como las variaciones de temperatura o la fabricación arruinaban la combinación de frecuencias, pero el cambio de diseño favorece de forma "natural" las interacciones deseadas y, por tanto, se evitan los reajustes constantes.
El resultado, a grandes rasgos, es un chip que siempre ofrece el mismo patrón de colores a la salida. Esto, en esencia, es fundamental para integrarlo en sistemas ópticos mayores sin corregir parámetros de forma constante. Mohammad Hafezi, uno de los principales responsables, dio la clave para conocer más detalles sobre el chip: "La reproducibilidad es tan importante como el rendimiento". Así, señaló que se necesitan chips previsibles y escalables para evolucionar la industria de la fotónica integrada.
En el futuro, estas fuentes de frecuencias tanto múltiples como estables podrían llegar a tener la capacidad de alimentar redes cuánticas basadas en luz, pero también relojes portátiles con precisión extrema para medir el tiempo. De hecho, los investigadores aseguran que sus virtudes también afectarán a campos relacionados con distancias extensas o desplazamientos minúsculos, motivo por el que puede pasar a ser una de las claves de la evolución de la computación cuántica.
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