Se ha creado por primera vez una memoria óptica —un componente clave para las computadoras cuánticas— dentro de una fibra óptica de núcleo hueco y se ha demostrado que funcionan a nivel de una sola partícula de luz (fotón)
Los bloques de construcción básicos para computadoras cuánticas mejoradas y sensores son los fotones individuales. Desafortunadamente, crear tan sólo un fotón es excepcionalmente difícil, la mayoría de las fuentes de fotones individuales funcionan exitosamente sólo en raras ocasiones y a intervalos aleatorios. Como resultado, la creación de muchos fotones individuales al mismo instante se vuelve extremadamente improbable, lo cual es un gran inconveniente para cualquier persona con esperanzas de utilizar fotones individuales para realizar cálculos.
En teoría, una memoria óptica podría almacenar fotones individuales generados por fuentes individuales, en un breve efecto de ‘caché’, de modo que se podrían producir muchos fotones individuales sincronizados a la vez. Estos fotones sincronizados se podrían utilizar para realizar cálculos muchas veces más rápido que los ordenadores convencionales.
Ahora un equipo internacional dirigido por científicos de la Universidad de Oxford ha demostrado, en un nuevo experimento, que se pueden almacenar pulsos de luz y recuperarlos a temperatura ambiente utilizando átomos de cesio confinados en el centro de una fibra óptica de núcleo hueco especialmente diseñada.
Un informe de esta investigación se publica en la revista Nature Photonics.
«A diferencia de la fibra estándar hecha con un núcleo de vidrio que corre enterrada bajo su calle para llevar a su casa la banda ancha, estas fibras pueden guiar la luz por un núcleo vacío que puede ser cargado con átomos para mejorar su interacción con los pulsos ópticos», dice Michael Sprague del Departamento de Física de la Universidad de Oxford, autor principal del informe.
«A medida que la luz y los átomos son confinados a un área pequeña dentro de la fibra, la cantidad de energía necesaria para hacer funcionar la memoria se reduce en un factor de 200. Demostramos que podíamos guardar la luz con un nivel de ruido mucho menor que la de un solo fotón, lo que apunta a la promesa de una memoria para almacenar impulsos de luz con interesantes propiedades cuánticas», añade.
Mientras las fibras a base de cesio no son compatibles con las fibras ópticas estándar utilizadas en las telecomunicaciones, sería factible empalmar una memoria óptica de fibra hueca en una red óptica convencional. Por el momento, la duración de la memoria óptica experimental es de 30 nanosegundos, pero el equipo considera que debería ser posible aumentar esta cifra a 100 nanosegundos; no muy largo para algunas aplicaciones, pero lo suficiente como para crear grupos sincronizados de fotones individuales.
‘Hasta ahora nadie ha logrado alcanzar el hito de almacenar un verdadero fotón único en una memoria a temperatura ambiente, pero nuestro trabajo muestra que las memorias que pueden obtener decenas de fotones individuales sincronizados trabajando juntos pueden estar a sólo unos pocos años de distancia», dijo Michael Sprague.
Referencia de publicación: Broadband single-photon-level memory in a hollow-core photonic crystal fibre
Fuente: Physorg. Aportado por Eduardo J. Carletti
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