Investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) han comprobado que un diamante de tamaño nanométrico puede operar como un interruptor óptico ultra rápido que se puede controlar con luz. Además, el proceso se desarrolla a temperatura ambiente.
Se acaba de publicar en la revista Nature Physics un estudio realizado por investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) donde se demuestra que un único nanodiamante puede funcionar como un interruptor óptico ultra rápido.
El nanodiamante, que contiene una impureza de nitrógeno, se comporta como un átomo artificial mucho más estable a temperatura ambiente que un átomo real debido a que está encapsulado.
Los investigadores descubrieron un mecanismo físico novedoso que permite controlar cómo el diminuto diamante interactúa con la luz. Mientras que con la ayuda de un láser verde se mantenía el estado excitado ‘on’, se observó que una adecuada iluminación en el infrarrojo cercano actuaba como un medio eficaz y rápido para apagarlo (estado ‘off’).
En base a este concepto simple, fueron capaces de modular al nanodiamante óptico entre los estados on y off a velocidades extremadamente altas, lo que demuestra su solidez y viabilidad para el procesamiento veloz de información y operaciones de computación cuántica.
“Lo que es realmente atractivo del descubrimiento es que nuestro interruptor nano combina dimensiones muy pequeñas –compatible con la integración de un gran número de ellos en una área pequeña– con un tiempo de respuesta muy rápido –lo que significa una gran cantidad de operaciones en un corto tiempo–, operando a temperatura ambiente", subraya Romain Quidant, uno de los autores.
Según los científicos, esta nueva técnica contribuirá al desarrollo de futuros circuitos ópticos integrados así como al procesamiento de información para computación cuántica.
Transistores electrónicos y ópticos
En los últimos años los transistores electrónicos, dispositivos semiconductores que amplifican y conmutan señales electrónicas, se han convertido en un componente clave para la electrónica moderna, mejorando considerablemente las tecnologías actuales debido al incremento constante de la velocidad de procesamiento de información.
El transistor óptico, la versión fotónica del transistor electrónico, ha logrado convertirse en un dispositivo esencial para el desarrollo del procesamiento de señal óptica. El uso de fotones en lugar de electrones no sólo se debe a que son más dinámicos, sino también a su poca interacción con el medio ambiente, que permite un alto grado de integración y realización de operaciones cuánticas.
Estudios previos han demostrado que moléculas fluorescentes individuales pueden funcionar como transistores ópticos con la única desventaja de que trabajaban exclusivamente a temperaturas extremadamente bajas.
Estas restricciones respecto a la temperatura hacen que estos transistores ópticos sean difícilmente aplicables a la computación cuántica, pero el nuevo estudio de los científicos del ICFO demuestra que se pueden desarrollar a temperatura ambiente.
Referencia bibliográfica:
Michael Geiselmann, Renaud Marty, F. Javier García de Abajo, Romain Quidant. “Fast optical modulation of the fluorescence from a single nitrogen–vacancy centre”. Nature Physics, octubre de 2013. Doi:10.1038/nphys2770.
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