Transistores fotónicos

La informática avanza duplicando su poder de cálculo cada 18 meses, tal como lo pronosticó Gordon Moore hace años. Sin embargo, no podrá seguir con este ritmo de crecimiento para siempre sin realizar un cambio radical de tecnología. Los transistores capaces de manejar fotones son posiblemente la puerta al futuro de la informática.

La informática cuántica se basa en la utilización de los estados cuánticos de la materia en lugar de emplear corrientes eléctricas convencionales para representar los valores binarios que le permiten llevar a cabo sus tareas. La física implicada en un ordenador cuántico está bastante desarrollada, pero los componentes necesarios para construir un ordenador funcional que saque provecho a la teoría aún están en la mesa de dibujo de los investigadores.

Recientemente, científicos del Instituto Niels Bohr en la Universidad de Copenhague y la Universidad de Harvard, han explicado un nuevo método constructivo para realizar los transistores necesarios para las computadoras cuánticas del futuro. Estos ordenadores no solo serán increíblemente rápidos, sino que podrán realizar tareas tan complicadas que son inabordables por los ordenadores convencionales.

Pero para construir estor superordenadores es necesario disponer de transistores adecuados, ya que estos son, en definitiva, los dispositivos que procesan las señales. En un ordenador cuántico la señal es óptica, y funciona mediante el intercambio de fotones, los componentes de la luz.

"Para trabajar, los fotones tienen que encontrarse y "hablar", y los fotones muy raramente interactúan entre sí", explica Anders Sondberg Sorensen, físico cuántico en el Instituto Niels Bohr de la Universidad de Copenhague. Un haz de luz normalmente no interactúa con otro: cuando dos rayos de luz se encuentran y se cruzan, pasan uno a través del otro.

Lo que Anders Sorensen y su equipo investiga es como lograr que los fotones de dos haces de luz choquen entre sí y se puedan afectar mutuamente. Esto es muy difícil de lograr en la práctica, ya que los fotones sumamente pequeños y una colisión entre dos de ellos casi imposible, a menos que se logre controlarlos muy precisamente. Y eso es lo que Sorensen ha conseguido.

En lugar de disparar dos fotones uno contra el otro desde direcciones diferentes e intentar conseguir que choquen, el científico quiere emplear un átomo auxiliar como intermediario. El átomo sólo puede absorber un fotón, tal como lo dictan las leyes de la física. Si se dirigen dos fotones hacia el átomo, ambos chocarán en este último, y eso es exactamente lo que Sorensen quiere.

Los investigadores conocen desde hace tiempo como utilizar un haz de microondas dirigido mediante un nanocable superconductor para que sea enfocado en un átomo particular. Sorensen ha desarrollado una teoría que permite hacer esto pero con luz visible.

Se envían dos fotones hacia el átomo, y cuando impactan se produce una interacción entre ellos, en la cual uno transmite su información al otro. La información que se envía equivale a “unos” o “ceros”, y el orden de los dígitos produce el mensaje. Es lo mismo que ocurre en el interior de una fibra óptica, pero con un solo fotón en lugar de utilizar miles de millones.

Este descubrimiento podría ser la base que permita desarrollara un transistor capaz de operar con luz, lo que significaría que el ordenador cuántico esta “a la vuelta de la esquina”.