Nuevos desarrollos en la generación de luz no clásica

Uno de los primeros laboratorios del país que se enfoca al  estudio de un área de la física cuántica llamada óptica cuántica– la cual se define como la aplicación de la mecánica cuántica a los fenómenos lumínicos y su relación con la materia – busca transformar la manera en que se procesa y transmite la información mediante nuevas tecnologías tales como la computación cuántica.

Para lograr la implementación de este tipo de tecnologías es necesario desarrollar  fuentes de luz no clásica: fuentes de luz que no pueden describirse mediante las leyes de la física clásica, sino que requieren para su descripción de la mecánica cuántica, lo que podría llevar al desarrollo de computadoras más potentes y de comunicaciones absolutamente seguras.

“Al desarrollar estas fuentes de luz se pueden diseñar las parejas de fotones –partículas de luz- con ciertas características y propiedades de acuerdo con las necesidades de aplicaciones particulares”, explicó Alfred U´Ren Cortés, investigador del Instituto de Ciencias Nucleares de la Universidad Nacional Autónoma de México, quien ha propuesto y realizado experimentos innovadores en el diseño e implementación de fuentes de luz no clásicas.

Para generar parejas de fotones se utilizan distintos métodos, uno de ellos aprovecha la luz que proviene de un láser en procesos que ocurren en materiales ópticos no lineales llamados colectivamente procesos ópticos paramétricos espontáneos.

“En el caso más estándar uno tiene un haz intenso que ilumina a un cristal no lineal y lo que ocurre es que un fotón se aniquila y se crean dos fotones nuevos con la mitad de la energía inicial cada uno”, explicó el doctor en óptica por la Universidad de Rochester, Estados Unidos, ganador en el 2013 en el área de ciencias exactas del Premio de la Investigación de la Academia Mexicana de Ciencias.

Además, para diversas aplicaciones de información cuántica se requiere la generación de un solo fotón lo cual se logra, indicó el investigador, generando pares de fotones en primer lugar para después detectar uno de los dos fotones que anuncia al segundo fotón.

En el estudio de las fuentes de luz no clásica los investigadores han desarrollado técnicas experimentales tales como el emparejamiento de la velocidad de grupo, el cual ocurre cuando se revierte la tendencia natural que indica que las frecuencias más altas se propaguen más lentamente en comparación con las frecuencias más bajas, con consecuencias sumamente interesantes para el diseño de estados de luz no clásica.

Aunque el doctor Alfred U´Ren y su laboratorio se enfocan a la generación de luz no clásica y de parejas de fotones, también han contemplado aplicaciones de su trabajo en áreas como la tomografía de coherencia óptica donde se pude obtener una mejor resolución al contar con luz de banda ancha.

“Esto quiere decir que el espectro de luz sea lo más ancho posible y hemos aprovechado nuestro entendimiento sobre este tipo de fuentes para diseñar fuentes que tengan un espectro mucho más ancho de lo que es usualmente posible.  Hoy en día trabajamos con la estructura espacial de las parejas de fotones, creando luz no clásica descrita mediante ondas Bessel, y esto tiene repercusiones tecnológicas porque este tipo de ondas pueden vencer la difracción dentro de una cierta distancia de propagación, obteniendo así fotones individuales adifraccionales”, explicó.

Para llevar a cabo sus experimentos, el laboratorio de U´Ren Cortés cuenta con paredes negras y está acondicionado con varios láseres, unos más potentes que otros, con cristales no lineales en monturas optomecánicas de alta precisión para generar parejas de fotones; fibras ópticas para canalizar la luz, detectores de fotones, espejos y monocromadores que separan la luz por frecuencia. Todo este equipo forma parte de uno de los primeros laboratorios de óptica cuántica en el país, y en el cual se llevan a cabo los primeros trabajos en un campo que hoy adquiere gran importancia y que podría llevar a una revolución en la informática y en las telecomunicaciones.

(UAM)