Usando los poderes de la luz para operar computadoras

Usando los poderes de la luz para operar computadoras


28 de abril de 2022

(Noticias de Nanowerk) Se dice que la luz es la fuente de la vida y, en un futuro cercano, también puede ser la base de nuestras necesidades diarias de PC. Recientemente, investigadores de la Universidad de Tsukuba han aprovechado energías de luz específicas de un «paquete de luz» mediante la creación de una nanocavidad que podría ayudar en el desarrollo de futuras computadoras totalmente ópticas.

Los cables de fibra óptica ya están utilizando la inimaginablemente rápida velocidad de la luz para transmitir datos de Internet. Sin embargo, estas señales primero deben convertirse en impulsos eléctricos en el circuito de su computadora o televisor inteligente antes de que pueda ver su programa de transmisión favorito. Los investigadores están trabajando en el desarrollo de nuevas computadoras totalmente ópticas que puedan realizar cálculos utilizando pulsos de luz. Sin embargo, a menudo es difícil controlar con precisión los paquetes de energía luminosa y se necesitan nuevos dispositivos para dar forma a los pulsos de luz de manera conmutable.

En un estudio publicado en nanofotónica («Imágenes de femtosegundos de la deformación espacial del paquete de ondas de plasmón-polaritón superficial durante la interacción resonante con la nanocavidad») Investigadores de la Universidad de Tsukuba han probado una nueva guía de ondas metálica que contiene una diminuta nanocavidad de solo 100 nanómetros de largo.

El tamaño de la nanocavidad está especialmente diseñado para que solo ciertas longitudes de onda de luz puedan caber en su interior. Como resultado, la nanocavidad actúa casi como un átomo artificial con propiedades ajustables. Como resultado, se transmiten ondas de luz con la energía de resonancia adecuada mientras se bloquean otras longitudes de onda. Esto hace que el paquete de ondas de luz cambie de forma.

El equipo usó ondas de luz que se propagan a lo largo de la interfaz metal-aire, llamadas «polaritones de plasmón de superficie». El movimiento de la onda de luz en el aire está acoplado con el movimiento de los electrones en el metal directamente debajo. “Puedes pensar en un polaritón de plasmón superficial como un fuerte viento que sopla a través del océano. Las ondas de agua y las ondas de aire fluyen juntas”, dice el autor principal, el profesor Atsushi Kubo.

La guía de ondas se fabricó utilizando un tinte con propiedades fluorescentes que cambiaban según la presencia de la energía luminosa. El equipo usó chirridos de luz tan cortos como 10 femtosegundos (es decir, 10 milmillonésimas de segundo) y creó una «película» de las ondas resultantes usando microscopía de fluorescencia de dos fotones con resolución temporal. Descubrieron que solo el componente espectral correspondiente a la energía de resonancia de la nanocavidad podía propagarse más a lo largo de la superficie del metal.

«La capacidad de remodelar selectivamente las formas de onda será clave para el desarrollo de futuras computadoras ópticas», dice el profesor Kubo. Los resultados de este proyecto también pueden ayudar a optimizar los diseños de otros dispositivos de espectroscopia óptica ultrarrápida.



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