Físicos de la U. de Chile dan primer paso hacia la creación de un transistor óptico

Un equipo de investigadores del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la U. de Chile (DFI), logró capturar la luz, mediante un fenómeno conocido como enjaulamiento óptico, lo que les permite poder manipularla y, eventualmente, usarla para crear un transitor óptico. “Esto nos facilita el camino para construir dispositivos que reemplacen a los actuales que funcionan con electricidad”, explica Rodrigo Vicencio, académico del DFI.

El grupo logró atrapar y controlar la dirección en que la luz viaja, añade Vicencio, también investigador del Instituto MIRO. “Logramos que la luz oscile en una región pequeñísima del espacio y que se traslade hacia los destinos que le indiquemos”, sostiene Ignacio Salinas, estudiante del Magíster en Ciencias mención Física de la U. de Chile, y parte del equipo.

Capturar lo que no se puede atrapar
El enjaulamiento, en este caso, se entiende como un fenómeno similar al de encerrar a un animal en una jaula, donde la criatura se mueve de un lado a otro. Eso mismo ocurre con la luz, la que dejaron enclaustrada en un espacio microscópico donde se mueve de izquierda a derecha. Lo anterior es clave para almacenar la información.

Gracias al experimento “hemos podido replicar el principio básico de un transistor, que es la base del funcionamiento de los actuales equipos electrónicos”. Los transistores son un dispositivo básico y crítico de la electrónica, cada chip o microprocesador está formado por millones de ellos, los que juntos son capaces de resolver incontables operaciones lógicas. “Nosotros queremos reemplazar la electricidad por la luz, por lo que tendríamos computadores inmensamente más rápidos”, comenta Salinas. Este trabajo no solo “podría mejorar la velocidad de los actuales dispositivos electrónicos, adicionalmente disminuiría la necesidad de gastar más energía en enfriar equipos”, asegura, citado en nota de prensa.

El futuro casi inmediato

El equipo ahora buscará avanzar hacia la construcción de un transistor de luz, en lo que Diego Cáceres-Aravena (también del Departamento de Física) se está enfocando, y “explorando distintas posibilidades de compuertas lógicas a partir de la física que domina el enjaulamiento de luz observado, como una técnica muy precisa de control óptico y de información vía láser”, comenta Vicencio. No son los únicos que siguen ese camino, ya que el uso de la luz podría ser la base para la futura computación cuántica.

Para realizar el experimento se usó luz láser y una red fotónica diseñada y fabricada 100% en un laboratorio del Departamento de Física de la FCFM. “Esta  red fotónica consiste en muchas fibras ópticas dentro de un trozo de vidrio por el cual viaja la luz. Dentro de esta red es donde ocurre el efecto Aharonov-Bohm y logramos enjaular y guiar la luz”, explica Salinas. Esto como parte de un trabajo que comenzó en 2019 y que logró una primera publicación sobre arreglos fotónicos el año 2021. Ahora pudieron controlar la luz.

En la investigación participaron: Gabriel Cáceres-Aravena, quien fue el encargado de establecer la teoría; Diego Guzmán-Silva, quien fabricó las redes fotónicas; Ignacio Salinas, quien desarrolló la medición de dichas redes, y Rodrigo A. Vicencio, director del proyecto. El artículo fue publicado en la revista “Physical Review Letters” con el título “Controlled transport based on multiorbital Aharonov-Bohm photonic caging” (“Transporte controlado basado en enjaulamiento multiorbital de Aharonov-Bohm fotónico”). El trabajo también contó con el apoyo del Instituto Milenio de Investigación en Óptica – MIRO.