Científicos israelíes y alemanes anunciaron el desarrollo de un método para capturar casi toda la luz emitida por defectos microscópicos en los diamantes: un avance que podría hacer que los dispositivos cuánticos sean más rápidos.
Por PESACH BENSON/TPS
Un avance en la tecnología del diamante podría sacar la comunicación cuántica y los sensores ultrasensibles del laboratorio y llevarlos al uso en el mundo real.
Científicos israelíes y alemanes anunciaron el desarrollo de un método para capturar casi toda la luz emitida por defectos microscópicos en los diamantes, un avance que podría hacer que los dispositivos cuánticos sean más rápidos, más confiables y más fáciles de integrar en los sistemas existentes.
Investigadores de la Universidad Hebrea de Jerusalén , en colaboración con la Universidad Humboldt de Berlín, se centraron en los centros de nitrógeno-vacante (NV), diminutas imperfecciones en los cristales de diamante que emiten partículas individuales de luz, o fotones, portadores de información cuántica. Estos fotones son esenciales para el desarrollo de computadoras cuánticas de nueva generación, comunicaciones seguras y sensores de precisión. Hasta ahora, la mayor parte de esta luz se dispersaba en todas direcciones, lo que dificultaba su aprovechamiento para aplicaciones prácticas.
Al incorporar nanodiamantes con centros de NV en nanoantenas híbridas especialmente diseñadas, los investigadores lograron guiar la luz en una dirección precisa en lugar de dejar que se disipara. Las antenas, construidas con capas de metal y materiales dieléctricos en un patrón de diana, funcionan mejor cuando los nanodiamantes se posicionan exactamente en sus centros, con una precisión de unas pocas milmillonésimas de metro.
El resultado es una mejora espectacular: hasta el 80 por ciento de los fotones se capturan a temperatura ambiente, un gran avance respecto a los métodos anteriores.
Los hallazgos fueron publicados en APL Quantum , una revista revisada por pares.
Los hallazgos «nos acercan mucho más a los dispositivos cuánticos prácticos»
«Esto nos acerca mucho más a los dispositivos cuánticos prácticos», afirmó el profesor Carmichael Rapaport, de la Universidad Hebrea. «Al aumentar la eficiencia de la recolección de fotones, abrimos la puerta a tecnologías como la comunicación cuántica segura y los sensores ultrasensibles».
El Dr. Yonatan Lubotzky añadió: «Lo que nos entusiasma es que esto funciona con un diseño simple, basado en un chip, y a temperatura ambiente. Esto significa que se puede integrar en sistemas del mundo real con mucha más facilidad que antes».
Este avance demuestra que los diamantes, apreciados desde hace mucho tiempo por su brillo, también podrían ser herramientas esenciales en la tecnología de vanguardia. Al permitir a los científicos controlar y recolectar fotones individuales con una eficiencia sin precedentes, este trabajo podría acelerar el despliegue de redes cuánticas, mejorar el rendimiento de las computadoras cuánticas y habilitar sensores capaces de detectar los cambios ambientales más mínimos.
La recolección eficiente de fotones es crucial para las comunicaciones con seguridad cuántica, lo que podría hacer que las transferencias de datos sean prácticamente invulnerables. Dado que los sensores cuánticos pueden detectar campos magnéticos , cambios de temperatura u otros fenómenos con una precisión sin precedentes, el estudio podría dar lugar al desarrollo de dispositivos ultrasensibles para la medicina, la navegación y la ciencia de los materiales.
Además, el diseño basado en chips significa que esta tecnología podría producirse en masa e integrarse en la electrónica existente.
