Frank Koppens y David Alcaraz, en un laboratorio del ICFO, en Castelldefels (Xavier Cervera)
La electrónica ha topado con una pared”, declara Frank Koppens, investigador Icrea en el Institut de Ciències Fotòniques (ICFO). Los chips electrónicos prácticamente ya no se pueden miniaturizar más, por lo que cada vez es más difícil crear ordenadores más potentes. Sin embargo, David Alcaraz, que investiga en el equipo que dirige Koppens, ha dado un primer paso hacia una solución: ha logrado confinar la luz en un espacio del tamaño de un solo átomo, lo que abre la puerta a crear chips basados en luz en lugar de electricidad, con el potencial de ser mucho más rápidos. El avance fue publicado en la revista Science.
¿Qué significa confinar la luz?D.A. Los fotones de la luz tienen una longitud de onda que depende del material por el que se propagan. Por ejemplo, en el cristal es más pequeña que en el aire. Confinar la luz es hacer esa longitud de onda más y más pequeña.
F.K. David ha logrado confinar la luz en un espacio mucho más pequeño, del tamaño de un átomo.
¿Cómo podemos imaginarnos el tamaño de un átomo?D.A. Un átomo mide un tercio de nanómetro. Si nos imaginamos un nanómetro como una hoja de papel A4, un metro sería la distancia del centro de la Tierra al centro de la Luna.
¿Por qué no se había conseguido nunca antes?D.A. Por limitaciones de los materiales. La mayoría absorben demasiada luz cuando intentas confinarla con ellos.
¿Y cuál fue su truco para lograrlo?D.A. Fue gracias al grafeno, que no absorbe tanta luz como otros materiales.
F.K. El grafeno tiene un grosor de un solo átomo y ha resultado ser el material más ideal del mundo para confinar la luz.
¿Cómo lo hicieron?D.A. A mano, apilando materiales unos encima de otros.
F.K. Es como jugar a lego, pero con piezas que son materiales de un átomo de grosor. Son láminas muy finas, un millón de veces más finas que una hoja de papel. Lo que hizo David fue coger el grafeno y poner capas de otros materiales encima y debajo. Y consiguió hacer que pasara la luz entre ellas. Es el lego más pequeño del mundo.
¿Por qué decidieron confinar la luz en un espacio tan pequeño?D.A. Estábamos buscando conseguir una alta densidad de energía.
F.K. Ya la habíamos confinado a un espacio bastante pequeño, de unos cien átomos. David vino un día y me dijo que la quería confinar a un solo átomo.
D.A. Pensé que era estúpido, pero ¿por qué no intentarlo?
F.K. Le respondí que no iba a funcionar, pero que por supuesto debía intentarlo.
¿Para qué puede servir confinar la luz a un átomo?F.K. Los ordenadores y los teléfonos tienen chips con muchísimos circuitos, y hay la necesidad de hacerlos más pequeños, pero la electrónica está llegando a su tope. Ahora, podremos conseguirlo usando luz en lugar de electricidad. Hasta ahora nadie lo había pensado porque los circuitos serían demasiado grandes. Pero David ha logrado crear un circuito óptico mucho más pequeño que cualquier circuito electrónico.
¿Qué otras ventajas tienen los circuitos ópticos?F.K. Serían más rápidos, porque la luz viaja más rápido que la electricidad.
D.A. Si logramos hacer circuitos basados en luz visible, serán un millón de veces más rápidos que los actuales, además de más pequeños. Con un chip óptico se podría hacer lo que hoy necesita un millón de chips.
¿Cómo puede eso cambiar nuestras vidas?F.K. Los circuitos y las comunicaciones serán imprescindibles en el futuro, por ejemplo, para los coches autónomos o el llamado internet de las cosas. Habrá sensores por todas partes. Simplemente estando en casa, un equipo monitorizará tu salud y se pondrá en contacto con el médico si hay cualquier problema. Para todo eso, hacen falta sensores y chips mucho más rápidos. Además, hacer ordenadores más potentes será crucial para entender el mundo, nuestros cuerpos, las enfermedades y los materiales. La ciencia de este siglo dependerá de ello.
¿Los circuitos ópticos serán imprescindibles para todo eso?F.K. Otra posibilidad para lograr máquinas más rápidas es la computación cuántica, pero nosotros pensamos que podemos hacer los ordenadores actuales mucho más rápidos utilizando circuitos ópticos.
Frank Koppens (Deurne, Países Bajos, 1976)Doctor en física experimental por la Universidad Tecnológica de Delft (Países Bajos). Tras un posdoctorado en la Universidad de Harvard (EE.UU.), en el 2010 formó su propio equipo en el Institut de Ciències Fotòniques (ICFO). Su investigación se centra en la interacción entre luz y materia en condiciones extremas. Dirige el área de fotónica y optoelectrónica del programa europeo Graphene Flagship y ha recibido cinco becas del Consejo Europeo de Investigación. Es profesor de investigación Icrea desde 2015.
David Alcaraz (Barcelona, 1985)Graduado en física por la Universitat de Barcelona (UB). Se especializó en fotónica con el máster interuniversitario de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), la UB, la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) y el Institut de Ciències Fotòniques (ICFO). Tras comenzar a colaborar con el ICFO durante el máster, en el 2014 se incorporó al grupo que dirige Frank Koppens como investigador predoctoral. Sus áreas de especialización con la nanofotónica y la óptica cuántica.
Fuente: lavanguardia.com/ciencia/
