Investigadores de la Universidad Tecnológica de Sydney han demostrado una nueva forma de controlar pequeñas fuentes de luz cuántica retorciendo capas atómicamente delgadas de nitruro de boro hexagonal.
El avance proporciona a los científicos un nuevo método para sintonizar emisores cuánticos, que son fuentes de luz microscópicas que podrían desempeñar un papel importante en tecnologías futuras como la computación cuántica, las comunicaciones seguras y los sensores ultrasensibles.
El autor principal, el Dr. Angus Gale, dijo que el trabajo proporciona a los investigadores una nueva y valiosa herramienta para hacer que estos sistemas cuánticos sean más prácticos.
“Se pueden medir estos emisores cuánticos y ver que existen, pero trabajar con ellos en la práctica es difícil. Esto nos da una palanca para acercarnos a ellos, un paso hacia la realización de la tecnología cuántica”, dijo el Dr. Gale.
Las capas retorcidas cambian el cuanto de luz
Durante los experimentos, Gale y su equipo descubrieron que torcer el material podía cambiar significativamente tanto el color como la longitud de onda de la luz emitida por los emisores cuánticos. La magnitud del cambio fue particularmente sorprendente.
La mayoría de los estudios fabrican un dispositivo con un ángulo de torsión fijo y lo dejan sin cambios. Por el contrario, los investigadores pudieron levantar, rotar y reposicionar repetidamente el material, lo que les permitió modificar continuamente sus propiedades.
“Estamos utilizando el hecho de que este material, el nitruro de boro hexagonal (hBN), está en capas. Podemos levantarlo, apilarlo, girarlo y utilizar ese giro para modular los emisores. Realmente no se puede hacer eso con materiales tradicionales como el diamante o el carburo de silicio”.
“La ventaja es que podemos desplazar la descarga en gran medida utilizando esta plataforma curva”, dice Gale. “A menudo, cuando controlas estos sistemas, la cantidad de manipulación es muy limitada, pero en este caso el cambio fue mucho mayor de lo esperado.
“En lugar de intentar hacer que los defectos de hBN se comporten como un host tradicional de estado sólido, aprovechamos las propias fortalezas de hBN: su estructura curva, delgada y en capas”.
¿Por qué es diferente el nitruro de boro hexagonal?
Gale comparó la composición del material con trozos de queso en lugar de bloques sólidos.
“Con un bloque de queso, realmente no se puede saborear el centro. Pero con las rebanadas, puedes pelar las capas, volver a juntarlas y cambiar la forma en que interactúan”, dijo.
Debido a que hBN está hecho de capas extremadamente delgadas, los investigadores pueden separar y volver a ensamblar esas capas de maneras que no son posibles con materiales cuánticos más convencionales.
Nuevas posibilidades para la tecnología cuántica
El autor supervisor, el profesor Igor Ahronovich, dijo que la capacidad de torcer materiales en capas es particularmente interesante porque podría revelar un comportamiento físico completamente nuevo.
“Puedes tomar dos capas que por sí solas no hacen mucho, juntarlas en un cierto ángulo y de repente tienes un sistema completamente diferente”, dice el profesor Aharonovitch.
Según Ahronovich, los hallazgos podrían ayudar a avanzar en diversas tecnologías cuánticas emergentes.
“Estos materiales podrían eventualmente usarse para comunicaciones de computación cuántica y detección cuántica, lo que ayudará con aplicaciones como atención médica, ciberseguridad y GPS avanzado; y nos dará más control sobre los componentes básicos necesarios para llegar allí”.
