Científicos crean átomos artificiales que controlan la luz con precisión cuántica

Investigadores de la Universidad Tecnológica de Viena (TU Wien) y el Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA) han desarrollado “átomos artificiales” gigantes capaces de atrapar, almacenar y liberar luz a voluntad. Este descubrimiento, publicado en Physical Review Letters, representa un hito en la física cuántica y podría transformar industrias clave como la computación cuántica, las telecomunicaciones y la seguridad de la información.

El equipo, liderado por Elena Redchenko y Johannes Fink, ha conseguido manipular pulsos de luz cuánticos con una exactitud sin precedentes mediante circuitos superconductores que simulan el comportamiento de los átomos. A diferencia de los átomos naturales, cuyos niveles de energía son fijos, estos átomos artificiales permiten ajustar sus propiedades cuánticas, abriendo la puerta a nuevas posibilidades en la óptica cuántica. “Podemos definir qué niveles de energía están permitidos y controlar cómo interactúan con la luz”, explicó Redchenko.

Uno de los logros más notables del estudio fue almacenar fotones y recuperarlos posteriormente. Para ello, los investigadores utilizaron un resonador de microondas que permite que los átomos artificiales absorban y liberen luz en momentos predeterminados, similar a la memoria de un ordenador pero a nivel cuántico. Esta capacidad de retener la luz temporalmente es esencial para desarrollar memorias cuánticas eficientes.

Además, el sistema permite transformar una señal clásica de microondas en pulsos de luz cuánticos que pueden ser emitidos de forma programada. Esto es fundamental para la comunicación cuántica y las tecnologías de encriptación, ya que garantiza transmisiones de datos más seguras. La flexibilidad de diseño de los átomos artificiales supone una ventaja significativa frente a los sistemas tradicionales, optimizando la eficiencia y la robustez de las redes cuánticas.

Entre las aplicaciones futuras destacan las memorias cuánticas para almacenar información de forma ultraeficiente, procesadores cuánticos más veloces y sistemas de comunicación imposibles de interceptar. Según los investigadores, esta tecnología podría integrarse en circuitos cuánticos avanzados, mejorando notablemente la conectividad de los sistemas actuales. “Controlar la luz a este nivel era impensable con átomos naturales. Ahora podemos programar su comportamiento cuántico”, concluyó Fink.