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Una ‘antorcha cuántica’ viaja por Europa
QuanTour, una ambiciosa iniciativa europea de divulgación coordinada por la Sociedad Alemana de Física muestra entre bastidores cómo se consigue la emisión de fotones individuales con emisores cuánticos. El proyecto celebra el Año Internacional de las Tecnologías Cuánticas (2025) y cuenta con la colaboración de destacadas instituciones europeas, incluida la Universidad Autónoma de Madrid (UAM).
Para ser parte de este viaje y celebrar el Año Internacional de las Tecnologías Cuánticas, sigue en Instagram: @quantour.eu /Carlos Anton
El laboratorio del Prof. Armando Rastelli en Liz, Austria, ha sido el primero en recibir la 'antorcha cuántica', una fuente de luz que emite fotones de manera individual y super eficiente. Desarrollada por el equipo del Dr. Tobias Heindel en la Universidad Técnica de Berlín, esta fuente contenida en un maletín consiste en un punto cuántico semiconductor acoplado a una estructura nanofotónica.
Durante su recorrido, la "antorcha cuántica" será evaluada en 12 laboratorios europeos, los cuales visitará a lo largo de 12 meses. En cada laboratorio se caracterizará la naturaleza de la luz cuántica que emite. Esto se realizará mediante una de las pruebas experimentales más renombradas en fotónica cuántica: el efecto "Hanbury-Brown y Twiss", que permite estudiar las propiedades de los fotones emitidos por la fuente.
La medición se realiza utilizando dos detectores de fotones individuales situados detrás de un cubo separador de haces de luz. El principio es que, si la fuente emite auténticamente un solo fotón a la vez, los detectores nunca registrarán dos fotones simultáneamente. Esto se debe a que cada fotón individual, al no poder dividirse, debe tomar uno de los dos caminos posibles en el cubo separador. Esta configuración confirma la naturaleza de un solo fotón de la emisión (ver imagen).
Diagrama explicativo de funcionamiento /Carlos Anton y outreach Ifimac
Fotones individuales
La producción de fotones individuales constituye un fenómeno exclusivamente cuántico y es fundamental para el desarrollo del futuro Internet cuántico. En este contexto, el procesamiento y la encriptación de la información se llevan a cabo utilizando estados cuánticos de luz, que obedecen los principios de la mecánica cuántica.
Estos fotones individuales pueden codificar información de manera más eficiente y segura que los métodos clásicos actuales. Sin embargo, el principal desafío tecnológico reside en asegurar que cada fotón emitido sea un qubit (bit cuántico) perfecto, es decir, que los fotones sean generados individualmente y sean idénticos entre sí.
Cada laboratorio tiene la tarea de verificar la naturaleza cuántica de la emisión de nuestra fuente, comprobando que los fotones se emiten de uno en uno. El grupo del Prof. Armando Rastelli, el primero en recibir la fuente, también es el primero en realizar esta medida sobre la "antorcha cuántica". La fuente permanecerá en su laboratorio por dos semanas. Posteriormente, será trasladada en tren a Roma para ser examinada por el grupo de Rinaldo Trotta; luego a Basilea con el grupo de Richard Warburton.
A partir de la segunda quincena de julio, llegará a la Universidad Autónoma de Madrid. Allí, un equipo de estudiantes de física—Diego Marni Sobrino, Raúl Díez Martínez, Adolfo Menendez Rua, Alejandro Izquierdo Molina y Lucía Lázaro Gutiérrez— bajo la coordinación del investigador Carlos Antón Solanas, llevará a cabo la medición cuántica de "Hanbury-Brown y Twiss". Finalmente, la fuente continuará su recorrido en tren hacia París, al grupo de Pascale Senellart, el siguiente destino en su itinerario.
Transición cuántica
La luz es fundamental en numerosas aplicaciones de nuestra sociedad moderna, abarcando desde la comunicación y la navegación hasta las aplicaciones biomédicas.
Por ejemplo, cuando utilizamos un teléfono móvil, navegamos por internet o vemos películas, la información se transmite a través de pulsos láser clásicos en espacio libre, o en redes de fibra óptica. Además, tecnologías como los robots aspiradores y los coches autónomos emplean luz láser y el sistema LIDAR para la navegación.
La transición de estas aplicaciones al ámbito cuántico, mediante el uso de fotones individuales o incluso estados de luz entrelazados, promete mejorar las tecnologías existentes y desbloquear nuevas aplicaciones poderosas, seguras y versátiles. Al incorporar las tecnologías cuánticas fotónicas, estamos moldeando un futuro donde la tecnología transforma radicalmente nuestra sociedad.
Tal vez uno de los mayores avances en tecnología de nuestros días se encuentre actualmente en un maletín viajando en tren por Europa. Para ser parte de este viaje, puedes seguir QuanTour en Instagram.
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