Experimentos con 'superfotones' para comunicaciones cuánticas seguras

Al crear hendiduras en las superficies reflectantes (mostradas a la izquierda de forma exagerada; la superficie reflectante está orientada hacia arriba), los investigadores pudieron imprimir una estructura en el condensado de fotones (derecha). - IAP / UNIVERSITY OF BONN

   MADRID, 3 Sep. (EUROPA PRESS) -

   Físicos han podido dar forma a una fusión de partículas de luz en una especie de 'superfotón', con una sencilla estructura reticular integrada por cuatro puntos de luz dispuestos en forma de cuadrado.

   En el futuro, este tipo de estructuras podrían utilizarse en redes cuánticas para que el intercambio de información entre varios participantes sea a prueba de escuchas. Los resultados se han publicado en la revista Physical Review Letters.

   Cuando una gran cantidad de partículas de luz se enfrían a una temperatura muy baja y se las confina simultáneamente en un espacio compacto, de repente se vuelven indistinguibles y se comportan como un único superfotón. Los físicos lo denominan condensado de Bose-Einstein y normalmente se parece a una partícula de luz borrosa.

   "Sin embargo, ahora hemos conseguido imprimir una estructura reticular sencilla en el condensado", explica en un comunicado Andreas Redmann, del Instituto de Física Aplicada (IAP) de la Universidad de Bonn.

   Los investigadores del IAP crean superfotones llenando un pequeño recipiente con una solución de colorante. Las paredes laterales del recipiente son reflectantes. Si se excitan las moléculas de colorante con un láser, se generan fotones que rebotan de un lado a otro entre las superficies reflectantes. Estas partículas de luz comienzan relativamente calientes, pero al moverse entre las superficies reflectantes chocan repetidamente con las moléculas de colorante y se enfrían hasta que finalmente se condensan para formar un superfotón.

   "Las superficies reflectantes normalmente son perfectamente lisas", explica Redmann. "Decidimos añadirles deliberadamente pequeñas hendiduras que, en sentido figurado, proporcionan más espacio para que la luz se acumule en ellas". De este modo, se imprime una estructura en el condensado, casi como cuando se presiona un molde con un lado cerrado hacia abajo en un arenero: si se lo vuelve a levantar, todavía se puede ver la huella del molde en la arena.

   "De esta manera, hemos logrado crear cuatro regiones en las que el condensado prefiere permanecer", dice Redmann. Es como si se dividiera un cuenco de agua en cuatro tazas dispuestas en forma de cuadrado.

   Sin embargo, a diferencia del agua, el superfotón no se dividirá necesariamente en cuatro porciones más pequeñas. Si las tazas se colocan lo suficientemente cerca unas de otras para que las partículas de luz puedan pasar de una a otra de manera mecánica cuántica, se mantendrá como un único condensado.

Esta propiedad podría usarse, por ejemplo, para crear el llamado entrelazamiento cuántico. Si la luz en una taza cambia de estado, también afectará a la luz en las otras tazas. Esta correlación física cuántica entre los fotones es un requisito básico para que el intercambio de información, como conversaciones o transacciones secretas, entre varios participantes sea a prueba de escuchas.

   "Si se cambia deliberadamente la forma de las superficies reflectantes, es teóricamente posible crear condensados de Bose-Einstein que se dividan en 20, 30 o incluso más sitios de la red", explica Redmann.

   "Esto nos permitiría hacer que la comunicación entre muchos participantes en una discusión fuera a prueba de escuchas. Nuestro estudio ha demostrado por primera vez cómo se pueden crear deliberadamente determinados patrones de emisión para su uso en una aplicación específica. Esto hace que el método sea extremadamente interesante para muchos desarrollos tecnológicos diferentes", añadió.