¡Los interruptores hechos de átomos están cambiando el futuro de la informática!

Imagine un interruptor de luz, del tamaño de unos pocos átomos, que libera fotones uno a uno. Estos interruptores cuánticos, o transmisores, son componentes clave de las tecnologías futuras: computadoras cuánticas, redes de comunicación seguras y sensores sensibles.

Durante años, los científicos han intentado comprender y controlar estos fenómenos. Sin embargo, nuevas investigaciones realizadas por expertos estadounidenses han demostrado cómo se pueden identificar y diseñar con precisión atómica fuentes de fotón único en materiales ultrafinos.

Los emisores generan fotones individuales según la demanda. Una capacidad esencial para el control total de la luz y la información. El problema siempre ha sido que los defectos atómicos que causan son extremadamente pequeños y difíciles de observar. Jianguo Wen, del Laboratorio Nacional de Argonne, explicó: «El comportamiento óptico de los emisores cuánticos está determinado por su estructura atómica, que es muy difícil de observar directamente».

Los investigadores se centraron en el nitruro de boro hexagonal, un cristal de tan solo unos pocos átomos de espesor. Utilizando el instrumento QuEEN-M, combinaron imágenes a escala atómica con espectroscopia de catodoluminiscencia, lo que les permitió correlacionar directamente la emisión de luz con defectos específicos.

También descubrieron que al torcer la capa de nitruro de boro en ángulos específicos se crean "interfaces torcidas" que amplifican la señal hasta 120 veces. Esto permitió localizar los emisores con una precisión inferior a 10 nanómetros. Un descubrimiento clave fue el emisor azul, que resultó ser un dímero de carbono, dos átomos de carbono en un cristal.

Thomas Gage añadió: “Al vincular la estructura atómica con la luz, hemos abierto la puerta a la ingeniería precisa de emisores cuánticos a pedido”.

Esto representa una transición del descubrimiento al diseño. Las fuentes de fotón único posicionadas con precisión son clave para construir dispositivos cuánticos escalables que procesan datos con mayor rapidez, los transmiten de forma segura y amplifican señales con mínima pérdida.

A pesar del progreso, el método requiere microscopios altamente especializados, lo que limita la producción en masa. Las investigaciones futuras se centrarán en una mayor escalabilidad y en comprender cómo las diferentes estructuras atómicas afectan a los fotones.