Convierten un haz láser en una fila de fotones aislados

En teoría, las computadoras cuánticas serán capaces de realizar ciertos tipos de cálculos complejos mucho más deprisa de lo que pueden hacerlo los ordenadores convencionales, y por otra parte la comunicación cuántica parece que será invulnerable al espionaje. Sin embargo, pasar de la teoría a la práctica, y comenzar a fabricar componentes cuánticos para dispositivos específicos ha demostrado ser un camino plagado de retos a cada cual más difícil.

Ahora, un equipo de investigadores en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Cambridge, y la Universidad de Harvard, ambas instituciones estadounidenses, ha conseguido alcanzar un objetivo fundamental para avanzar en ese camino: la capacidad de convertir, de manera controlada, un haz láser en una especie de fila de fotones separados. La exitosa demostración de esta capacidad la ha realizado el equipo de Thibault Peyronel y Vladan Vuletic, ambos del MIT.

 

Este logro podría permitir el desarrollo de nuevos dispositivos cuánticos, como por ejemplo puertas cuánticas, en las que un fotón individual cambia la dirección del movimiento, o polarización, de otro fotón. Este objetivo ha sido muy difícil de alcanzar porque los fotones normalmente interactúan, a lo sumo, muy débilmente entre ellos.

Para potenciar esas interacciones se necesitan átomos que interactúen fuertemente con los fotones, así como con otros átomos que, a su vez, puedan afectar a otros fotones. Por ejemplo, un fotón individual podría atravesar fácilmente una nube de esos átomos, pero cambiaría el estado de los átomos de tal manera que un segundo fotón quedaría bloqueado al tratar de atravesar la nube. Ello significa que si dos fotones tratan de atravesarla a la vez, sólo uno tendrá éxito, mientras que el otro será absorbido.

Por tanto, en el nuevo sistema, independientemente de cuántos fotones se envíen a dicha nube de átomos, por el otro lado sólo emerge uno a la vez. La nube actúa como una especie de puerta con torniquete, transformando una aglomeración caótica de gente en una sucesión ordenada de individuos.

En el trabajo de investigación y desarrollo tienen participación Mikhail Lukin y Ofer Firstenberg, de la Universidad de Harvard en Cambridge, Massachusetts.