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FUENTES DE LUZ NO-CLÁSICA

Por su trabajo sobre óptica cuántica y su aplicación al procesamiento de información respectiva, una de las áreas de investigación estratégicas del siglo XXI, que podría llevar a una revolución en la informática y las telecomunicaciones, Alfred U’Ren Cortés, del Instituto de Ciencias Nucleares (ICN) de la UNAM, obtuvo –al igual que otros dos científicos universitarios– una de las Cátedras de Investigación Marcos Moshinsky 2012.

U’Ren Cortés encabeza los trabajos del Laboratorio de Óptica Cuántica del ICN; junto con su equipo desarrolla fuentes de luz no-clásica, aquellas que no pueden describirse mediante las leyes de la física clásica, y que resultan cruciales para la implementación de tecnologías de procesamiento y transmisión de este tipo de información.

“Mi línea de investigación se basa en el estudio de la luz a un nivel de intensidad muy bajo, donde ésta se puede comportar como un conjunto de partículas denominadas fotones. Es bien conocido que la luz muestra aspectos complementarios de onda y de partícula, y que según la situación experimental, sale a relucir uno u otro”, explicó el doctor en óptica por la Universidad de Rochester.

“Las partículas cuánticas –en particular los fotones– pueden presentar correlaciones denominadas enredamiento cuántico, que no son posibles bajo las leyes de la física clásica. Si los dos integrantes de una pareja de fotones enredados se propagan y se distancian entre sí, aún si alcanzan separaciones arbitrarias, se mantienen correlacionados.

“Es decir, si se hace una medición sobre uno de ellos puede conocerse el estado del otro, aunque nunca se mida éste, directamente. El enredamiento cuántico ha causado enorme interés en la comunidad científica internacional; existe una gran variedad de propuestas tecnológicas basadas en este tipo de efectos”, indicó.

Al hablar de parejas de fotones, se refiere el grado de enredamiento cuántico. “A través de nuestra investigación, hemos desarrollado técnicas que permiten diseñar fuentes de luz no clásica caracterizadas por cualquier grado”.

En el Laboratorio de Óptica Cuántica “nos hemos enfocado no sólo a generar parejas de fotones, sino a tomar en cuenta las necesidades de aplicaciones particulares para este tipo de luz, y a diseñar fuentes que generen aquéllos con propiedades requeridas por las aplicaciones”.

En los últimos 20 años surgió una nueva área de investigación que se dedica al aprovechamiento de las propiedades no clásicas de la luz para el desarrollo de nuevas tecnologías relacionadas con el procesamiento y transmisión de información (encriptamiento), que permiten el envío de mensajes en forma segura; entonces, esta última se encuentra garantizada por las mismas leyes de la física. “Los fotones individuales son excelentes candidatos para comunicación segura”, expresó U’Ren Cortés.

Es un tema de actualidad e interés para diversos grupos de investigación en el mundo, “en nuestro caso, nos hemos especializado en diseñar y demostrar en el laboratorio, técnicas particulares para generar luz no-clásica, con características especiales”, comentó el especialista, galardonado en el área de Física.

En principio, un sistema cuántico es capaz de procesar información de una manera más eficiente en comparación con los sistemas clásicos, lo que da lugar a la computación en este ámbito, que podría tener un gran impacto tecnológico.

Por ejemplo, prosiguió, en nuestro laboratorio se han desarrollado técnicas que permiten controlar con precisión el grado de enredamiento en una fuente de luz, y el ancho de banda o rango de colores que emite, es decir, una fuente monocromática emite un solo color, mientras que una de banda ancha expresa una gama amplia de manera simultánea.

Existen aplicaciones interesantes para la luz no-clásica, desde monocromática, hasta con un ancho de banda extenso. “Así como podemos manipular el grado de enredamiento y controlarlo a través de las propiedades de la fuente, también podemos, de forma similar, controlar el ancho espectral para generar desde luz no-clásica casi monocromática, hasta con un ancho de banda extremadamente grande”, abundó.

Si bien la fibra óptica existe desde hace años como medio de transmisión de luz, ésta representa una pieza clave de nuestra investigación actual, “con la que hemos propuesto y demostrado técnicas experimentales para generar estados específicos de luz.

“Al transmitir luz láser por una fibra óptica, se pueden generar fotones nuevos que vienen en parejas y que son descritos por estados no clásicos. Es decir, la fibra se convierte en la fuente como una alternativa a los cristales no lineales. Una ventaja de este proceso es que es directamente compatible con las redes de fibra instaladas para telecomunicaciones”.

La propuesta del universitario consiste en aprovechar diferentes tipos con características especiales para generar estados de luz específicos.

Además, el Laboratorio de Óptica Cuántica es uno de los pocos de su tipo en el país, y está en posibilidad de competir en el ámbito internacional. Ahí se han formado recursos humanos de excelencia en los niveles de licenciatura, maestría y doctorado, y se ha generado un número importante de artículos de investigación, “todo ello contribuyó para el otorgamiento de esta cátedra”, indicó.

La ciencia en general, pero la física experimental en particular –por la necesidad de adquisición de equipos específicos–, requiere de recursos financieros para su desarrollo, de ahí la importancia de este tipo de reconocimientos, pues el apoyo económico “nos permite continuar la generación de aportes en el área y, eventualmente, trasladarlos a productos y procesos industriales innovadores, además de la formación de especialistas de alto nivel”

FUENTE: Boletín UNAM-DGCS-324  27 de mayo de 2013.

Educación y cultura, Posgrados

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