Los investigadores de la Universidad Heriot-Watt (Edimburgo) han encontrado una nueva forma de programar circuitos ópticos, que son fundamentales para la entrega de tecnologías futuras, como redes de comunicaciones difíciles de piratear y computadoras cuánticas ultrarrápidas, utilizando la fibra óptica.
La luz puede transportar mucha información, y los circuitos ópticos que computan con luz, en lugar de electricidad, se consideran el próximo gran salto en la tecnología informática, según los investigadores. Pero a medida que los circuitos ópticos se hacen más grandes y complejos, son más difíciles de controlar y fabricar, y esto puede afectar en su rendimiento.
Por su parte, los circuitos ópticos son fundamentales para el desarrollo de futuras tecnologías cuánticas, que se diseñan a nivel microscópico trabajando con átomos o fotones individuales (partículas de luz). Estas tecnologías incluyen poderosas computadoras cuánticas con un inmenso poder de procesamiento y redes de comunicaciones cuánticas que no pueden ser pirateadas.
Uso de la fibra óptica para programar los circuitos
La investigación de la Universidad Heriot-Watt muestra una forma alternativa y más versátil de diseñar circuitos ópticos, utilizando un proceso que ocurre naturalmente en la naturaleza. Para ello, los investigadores utilizaron fibras ópticas comerciales que se utilizan ampliamente en todo el mundo para transportar Internet a los hogares y empresas. Estas fibras son más delgadas que el ancho de un cabello humano y utilizan la luz para transportar datos.
Aprovechando el comportamiento de dispersión natural de la luz dentro de una fibra óptica, descubrieron que podían programar circuitos ópticos dentro de la fibra de manera muy precisa. Los investigadores explican que se necesitan circuitos ópticos al final de las redes de comunicaciones cuánticas, por ejemplo, para que la información pueda medirse después de haber recorrido largas distancias. También son una parte clave de una computadora cuántica, donde se utilizan para realizar cálculos complejos con partículas de luz.
Se espera que las computadoras cuánticas desbloqueen grandes avances en áreas como el desarrollo de fármacos, la predicción del clima y la exploración espacial. El aprendizaje automático (inteligencia artificial) es otra área en la que se utilizan circuitos ópticos para procesar grandes volúmenes de datos muy rápidamente.
Codificación de información en una partícula de luz
A través de la luz, se puede codificar mucha información en una sola partícula de luz, como su estructura espacial, su estructura temporal o su color. Calcular con todas esas propiedades a la vez, desbloquearía una enorme cantidad de potencia de procesamiento.
Los investigadores también mostraron cómo sus circuitos ópticos programables pueden usarse para manipular el entrelazamiento cuántico, un fenómeno en el que dos o más partículas cuánticas (como los fotones de luz) permanecen conectadas incluso cuando están separadas por grandes distancias.
El entrelazamiento juega un papel importante en muchas tecnologías cuánticas, como corregir errores dentro de una computadora cuántica y permitir los tipos más seguros de cifrado cuántico.