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Diamantes con nitrógeno-vacante u otras impurezas: posibles “piedras angulares” de las redes cuánticas

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diamante nitrogeno-vacante triplenlace.com

En los últimos años, varios grupos de investigación están estudiando las ventajas del fenómeno llamado entrelazamiento cuántico entre fotones y un material sólido para la construcción de redes de comunicaciones cuánticas.

En una red de este tipo la comunicación se realiza siguiendo los principios de la mecánica cuántica. Los datos se comunican como

estados cuánticos a través de la técnica conocida como enlazamiento cuántico. Se dice que dos o más objetos están entrelazados cuando sus estados cuánticos se deben describir haciendo referencia a los estados cuánticos de todos los objetos del sistema en conjunto, incluso si los objetos están muy separados espacialmente y aparentemente no hay “contacto” o “comunicación” entre ellos. Esto implica que observando una propiedad de un objeto determinado se puede conocer cómo es esa propiedad en otro objeto entrelazado con el primero.

La atención se fijó mucho inicialmente en el entrelazamiento de fotones, pero desde hace poco se han conseguido buenos resultados en el entrelazamiento entre un fotón y un material sólido, lo que puede servir de base para la construcción de redes cuánticas. Por tal se entiende el análogo cuántico del Internet actual, pero las comunicaciones serían más rápidas y muy seguras a largas distancias.

Un diamante con un centro nitrógeno-vacante

Uno de los sistemas en los que funciona bien este entrelazamiento en un diamante en el que se han eliminado dos carbonos vecinos, rellenándose uno de los huecos con un átomo de nitrógeno. Un centro “nitrógeno-vacante” de este tipo tiene la propiedad de la fotoluminiscencia, es decir, la capacidad de absorber fotones y reemitirlos, pero con la peculiaridad de que las oscilaciones de esos 

 

fotones están entrelazadas con el espín de los electrones del N. Además, los fotones pueden introducirse fácilmente en un haz de ondas para conducidos donde se desee.

El Instituto de Tecnología de California, los laboratorios Hewlett Packard y la Universidad de Washington, en colaboración, tienen a un grupo trabajando en esto. Su investigador principal, Andrei Faraon, explica así la trascendencia de su trabajo:

Uno de los “santos griales” de la fotónica cuántica es el desarrollo de redes en las que los emisores ópticos cuánticos están interconectados a través de fotones. Hemos dado el primer paso y demostrado que los fotones –portadores de información–- procedentes de un centro nitrógeno-vacante pueden acoplarse a un resonador óptico y además a una guía de ondas fotónica. Esperamos que varios dispositivos de este tipo se interconectan en una red fotónica dentro de un chip.

Los investigadores han probado el funcionamiento del dispositivo a temperaturas por debajo de 10 K con radiación verde de un láser. La pieza de diamante tenía 300 nanómetros de espesor.

Faraon cree que estos dispositivos podrían ser la “piedra angular” de las futuras redes ópticas cuánticas, en las que la información la transportan fotones con una velocidad millones de veces mayor que la que se consigue actualmente en las redes convencionales. Ahora bien, reconoce que la fabricación en masa de los mismos por ahora ese es un caballo de batalla.

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Escrito por en 11 - febrero - 2013. Archivado en DESTACADAS,FÍSICA E INGENIERÍA,[TODO]. You can follow any responses to this entry through the RSS 2.0. You can skip to the end and leave a response. Pinging is currently not allowed.

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