F\u00edsicos brasile\u00f1os y estadounidenses han desarrollado una versi\u00f3n extremadamente reducida de una fuente de luz que, simult\u00e1neamente, convierte un tipo de radiaci\u00f3n en otras dos frecuencias (colores) del espectro electromagn\u00e9tico. Este oscilador param\u00e9trico \u00f3ptico, tal como se denomina t\u00e9cnicamente el componente, mide 0,14 mil\u00edmetro y est\u00e1 constituido por un chip fot\u00f3nico de silicio, que utiliza la luz en lugar de electrones para procesar informaci\u00f3n. Cientos de veces m\u00e1s peque\u00f1o que sus an\u00e1logos comerciales, el diminuto oscilador tiene la capacidad de transformar un haz de radiaci\u00f3n con una longitud de onda en el rango del infrarrojo cercano, no detectable a simple vista, en luz visible y otras frecuencias que se utilizan en el campo de las telecomunicaciones.<\/p>\n
El dominio de esta conversi\u00f3n es importante para la producci\u00f3n de luz en longitudes de ondas muy espec\u00edficas, destinadas a determinadas finalidades como pueden ser aplicaciones industriales, investigaciones en el \u00e1mbito de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica y el estudio de las interacciones de la materia con las radiaciones electromagn\u00e9ticas de varias frecuencias distintas. Esta \u00faltima \u00e1rea, denominada espectroscop\u00eda, posibilita, por ejemplo, analizar el color emitido por distintos materiales y, as\u00ed, deducir los elementos que lo componen y la forma en que se encuentran ordenados estructuralmente. Se trata de una t\u00e9cnica que permite dilucidar desde la composici\u00f3n de la atm\u00f3sfera hasta los contaminantes diluidos en un vaso de agua.<\/p>\n
Por sus dimensiones reducidas, este oscilador desarrollado a partir de un trabajo conjunto entre el Instituto de F\u00edsica de la Universidad de S\u00e3o Paulo (IF-USP) y las universidades Columbia y Cornell, ambas con sede en el estado de Nueva York (EE. UU.), puede servir como punto de partida para la obtenci\u00f3n de dispositivos a\u00fan menores, que podr\u00edan integrarse a equipos inform\u00e1ticos, seg\u00fan sus creadores. \u201cNuestro dispositivo puede instalarse dentro de una plaqueta de una computadora o formar parte de un sistema h\u00edbrido, articulando electr\u00f3nica y fot\u00f3nica\u201d, dice el f\u00edsico Marcelo Martinelli, del IF-USP, uno de los autores del trabajo, cuyos resultados fueron dados a conocer en marzo en un art\u00edculo que sali\u00f3 publicado en la revista cient\u00edfica Optica<\/em>.<\/p>\n En Brasil, el estudio es financiado por la FAPESP, el Consejo Nacional de Desarrollo Cient\u00edfico y Tecnol\u00f3gico (CNPq) y la Coordinaci\u00f3n de Perfeccionamiento del Personal de Nivel Superior (Capes). \u201cEl art\u00edculo es el primer resultado importante producto de nuestras investigaciones con chips de silicio\u201d, comenta otro de los autores del trabajo, el f\u00edsico Paulo Nussenzveig, tambi\u00e9n del IF-USP.<\/p>\n La transformaci\u00f3n de un haz de luz en otros dos tipos de radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica ocurre a menudo en los dispositivos l\u00e1ser con dimensiones relativamente grandes. Estos aparatos se encuentran instalados habitualmente en laboratorios de investigaci\u00f3n, que se valen de los osciladores param\u00e9tricos \u00f3pticos para generar luz en distintas bandas del espectro electromagn\u00e9tico. Esos osciladores suelen medir entre 5 y 20 cent\u00edmetros, o sea que son entre 350 y 1.400 veces m\u00e1s grandes que el nuevo dispositivo. El conjunto integrado por el oscilador en un chip desarrollado por brasile\u00f1os y estadounidenses funciona como un microrresonador o como una cavidad \u00f3ptica, esto es, un circuito cerrado compuesto por una fibra \u00f3ptica integrada que, de acuerdo con su disposici\u00f3n geom\u00e9trica y otros par\u00e1metros, puede amplificar y transformar la se\u00f1al original del l\u00e1ser en otras frecuencias. El chip se fabric\u00f3 en Estados Unidos pero el experimento se llev\u00f3 a cabo en Brasil.<\/p>\n \u201cHemos dise\u00f1ado microrresonadores con forma de anillo en los cuales la luz circula a trav\u00e9s de conductos de nitrato de silicio [Si3<\/sub>N4<\/sub>] acopladas en un sustrato de \u00f3xido de silicio [SiO2<\/sub>]\u201d, explica el f\u00edsico Renato Domeneguetti, autor principal del art\u00edculo, quien condujo la investigaci\u00f3n que form\u00f3 parte de su doctorado, defendido en 2018 en el IF-USP. \u201cNuestro dispositivo puede ser interesante para aplicaciones en las \u00e1reas de las comunicaciones y de la computaci\u00f3n cu\u00e1ntica. Hoy en d\u00eda hay diversas empresas y grupos acad\u00e9micos de investigaci\u00f3n que trabajan en el desarrollo de dispositivos similares\u201d. Es posible, por ejemplo, que las part\u00edculas de luz que constituyen dos haces distintos de radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica generados por el chip fot\u00f3nico presenten alg\u00fan tipo de correlaci\u00f3n cu\u00e1ntica, una propiedad que, en teor\u00eda, puede utilizarse para codificar y recuperar informaci\u00f3n.<\/p>\n Seg\u00fan Martinelli, la uni\u00f3n de la microelectr\u00f3nica con la fot\u00f3nica en el interior de un mismo chip podr\u00eda mitigar la p\u00e9rdida de energ\u00eda y evitar el calentamiento de la placa de las computadoras. En la actualidad, el funcionamiento de los ordenadores y de la industria de la inform\u00e1tica se basa en la explotaci\u00f3n de las propiedades de los electrones (de ah\u00ed proviene el t\u00e9rmino microelectr\u00f3nica). En el mundo de la fot\u00f3nica, la luz es la encargada de procesar la informaci\u00f3n, como ocurre en los cables de fibra \u00f3ptica. Si bien consume menos energ\u00eda que la electr\u00f3nica, la fot\u00f3nica todav\u00eda es un \u00e1rea m\u00e1s costosa y un control m\u00e1s sofisticado de las propiedades de la luz sigue erigi\u00e9ndose como un reto.<\/p>\n Proyecto<\/strong>
\nExploraci\u00f3n de la informaci\u00f3n cu\u00e1ntica con \u00e1tomos, cristales y chips (n\u00ba 15\/18834-0<\/a>); Modalidad<\/strong> Proyecto Tem\u00e1tico; Investigador responsable<\/strong> Marcelo Martinelli (USP); Inversi\u00f3n<\/strong> R$ 3.366.437,68<\/p>\n