Físicos logran controlar la luz en 74 femtosegundos

Un grupo internacional de físicos ha creado una metasuperficie innovadora capaz de dirigir y modificar la forma de haces de luz en solo 74 femtosegundos, sin piezas mecánicas, espejos ni lentes. Los resultados del experimento, publicados en Nature Nanotechnology, podrían suponer un avance importante para los sistemas ópticos y las tecnologías informáticas del futuro. Ixbt.com informa .

El nuevo dispositivo, desarrollado por investigadores de la Universidad de California en Berkeley y la Universidad de Tel Aviv, puede desviar la luz hasta ±13 grados. El control se realiza mediante un segundo pulso de luz que modifica las propiedades ópticas del material. La velocidad de conmutación está limitada únicamente por la duración del pulso de control.

Según Nature Nanotechnology, la clave de este avance reside en el efecto Kerr óptico. Bajo su influencia, el índice de refracción de un material cambia cuando se expone a una luz intensa. Por lo general, el efecto Kerr es muy débil, pero ofrece una respuesta subfemtosegundo: la polarización electrónica de la materia reacciona casi al instante.

Metasuperficie y resonadores ópticos

Para aumentar la respuesta Kerr hasta un nivel práctico, los científicos diseñaron una metasuperficie resonante con un alto factor de calidad. Sus celdas elementales están formadas por estructuras de silicio más pequeñas que la longitud de onda, lo que amplifica considerablemente la interacción entre la luz y la materia.

Según Claudio Hale, uno de los principales autores del estudio, la idea central era crear una metasuperficie cuya respuesta óptica no quedara fijada de forma rígida durante su fabricación. Al cambiar el patrón de iluminación, es posible controlar cómo el dispositivo dirige y moldea la luz en intervalos de tiempo extremadamente breves.

Perspectivas para los sistemas de comunicación y la computación óptica

Esta tecnología tiene una enorme importancia para los sistemas de comunicación, ya que controlar la luz a tal velocidad permitiría procesar directamente las señales ópticas, sin conversiones intermedias en corriente eléctrica. Actualmente, las redes de datos convierten la luz en corriente, lo que incrementa el consumo de tiempo y energía.

La capacidad de dirigir un haz de luz en decenas de femtosegundos mediante una metasuperficie se considera una vía para convertir la lógica y la conmutación ópticas en una alternativa real a las tecnologías electrónicas. Los autores subrayan que el trabajo aún se encuentra en una fase fundamental y que queda un largo camino hasta los dispositivos prácticos. Sin embargo, el descubrimiento abre la puerta a nuevas arquitecturas de computación totalmente óptica e interfaces cuánticas.