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lunes, abril 19, 2021

Logran retorcer la luz para crear un minúsculo holograma

Este mismo verano, un rayo de luz muy peculiar salió del Observatorio del Roque de los Muchachos, en la Palma, y 143 kilómetros después llegó al Observatorio del Teide, en Tenerife. Esto no sería noticia si no fuera porque en aquel rayo de luz las ondas seguían un extraño patrón con forma de hélice que rotaba frente a un eje central.

Desde hace ya varios años, los científicos están empeñados en retorcer la luz de forma controlada. La gran ventaja de conseguirlo es que se puede usar la luz para codificar enormes cantidades de información, dejando muy atrás a los sistemas actuales que, por ejemplo, funcionan en el interior de los cables de fibra óptica. Mientras que normalmente la información se transmite en base a la presencia o ausencia de luz, lo que se traduce en los ceros y unos del sistema binario, si se incorpora a la ecuación el momento angular orbital (OAM), una propiedad que en teoría se puede ajustar con gran precisión y con muchos valores, la cantidad de información almacenada en la luz se multiplica. Esto a su vez podría aumenta la velocidad de transmisión de datos y la seguridad del encriptado.

Este jueves, un estudio publicado en «Science» ha dado otra vuelta de tuerca al arte de retorcer los rayos de luz. Tal como publican los autores, de la Universidad de Buffalo, Estados Unidos, han sido capaces, por primera vez, de lograr este efecto de giro en un rayo de luz pero en una escala microscópica.

«Nuestro microláser es el primer láser en emitir pulsos complejos portadores de información OAM y disponible para una plataforma de comunicaciones ya miniaturizada», ha explicado a ABC Liang Feng, investigador de la Universidad de Buffalo y coautor del estudio. «Usar el momento angular orbital (OAM) de la luz podría permitir en el futuro usar nuevos sistemas de comunicación óptica más seguros y de alta velocidad, así como sistemas de teleportación cuantica».

Las ventajas son muchas. Tal como ha explicado Feng, aumentaría de forma considerable la capacidad de transmitir datos a través de sistemas ópticos: «Creo que todo esto solucionaría el problema cada vez más acuciante de la limitada capacidad de las redes de comunicaciones».

Pero las dificultades son aún un escollo considerable. Aunque ya hay sistemas para retorcer la luz, aún no hay tecnología suficiente como para hacerlo en un pequeño chip, o sea, en un dispositivo que pueda ser usado para aplicaciones prácticas.

Pero gracias al uso de láseres semiconductores, los científicos dicen haber sido capaces de crear una fuente de luz OAM («retorcida») en un artilugio compacto.

Aspecto del dispositvo empleado para desviar la luz y generar la luz helicoidal
Aspecto del dispositvo empleado para desviar la luz y generar la luz helicoidal- Miao; Z. Zhang; J. Sun; W. Walasik; N.M. Litchinitser; L. Feng; S. Longhi
Tan compacto que mide más o menos lo mismo que unas cuantas bacterias puestas en fila. En concreto, el dispositivo consiste en un cilindro metálico de nueve micras de diámetro (mientras que una bacteria típica, como la Escherichia coli, mide dos micras de largo). Lo interesante es que es capaz de darle a la luz una proyección en un ángulo en concreto, de modo que gira por el interior del cilindro.

Gracias a esto, se ha avanzado en la cantidad de información que en teoría se podría almacenar en un rayo de luz, lo que sin duda tendrá importancia en los sistemas de comunicación óptica del futuro.

Hacia los hologramas
Además de esto, si se puede retorcer la luz, ¿se puede «moldear» tanto como para crear un holograma? ¿Se puede proyectar una imagen tridimensional en movimiento en el espacio, y crear un efecto como el visto en sagas como Star Trek o Star Wars?

Según ha dicho Feng, el modo como ellos han dado forma a la onda de luz es similar al que sería necesario para hacer hologramas. Con un control tan fino como el que ellos han logrado desarrollar, «en principio podemos darle estructura a la luz de un modo mucho más complicado, y crear micro-hologramas tridimensionales directamente emitidos desde un láser. Esto podría ayudar en el futuro a crear una tecnología 3D avanzada. De hecho, pensamos dirigir nuestra investigación también en esta dirección».

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