Investigadores del Instituto Weizmann de Ciencias, ubicado en Rehovot, Israel, han realizado un descubrimiento que podría cambiar radicalmente el futuro de la computación cuántica y las comunicaciones. Ya no es ciencia ficción transformar instantáneamente un material de opaco a transparente o de conductor a aislante. Gracias al uso de láseres, científicos han comenzado a controlar las propiedades de la materia a velocidades que alcanzan los attosegundos, es decir, una milmillonésima de una milmillonésima de segundo.

Recientemente, el equipo dirigido por el profesor Nirit Dudovich anunció el desarrollo de un innovador método para rastrear estos rápidos cambios en la materia, presentado en la prestigiosa revista Nature Photonics. Este avance en el estudio de los fenómenos más veloces de la naturaleza tiene el potencial de tener aplicaciones inmensas, abriendo la puerta a computadoras y sistemas de comunicación ultrarrápidos.

A menudo, los arcoíris nos muestran cómo la luz se ralentiza y se refracta al atravesar diferentes materiales. Sin embargo, investigadores de renombrados laboratorios ópticos han identificado que un láser potente puede alterar estas propiedades en intervalos de tiempo extraordinariamente cortos. El grupo de Weizmann propuso que, al medir los cambios mínimos que un láser induce en el retraso de la luz, podrían entender mejor cómo estos láseres alteran las propiedades físicas de la materia.

El nuevo método de medición fue diseñado por un talentoso grupo de tres estudiantes de investigación: Omer Kneller, Chen Mor y Noa Yaffe. Utiliza dos rayos láser: uno, potente y de pulsos relativamente largos, que modifica el retardo óptico de la luz en un material, y otro con pulsos de attosegundos extremadamente cortos que actúa como una cámara de video a cámara lenta. Este segundo pulso ayuda a registrar los cambios causados por la interacción con el material, permitiendo a los científicos reconstruir con gran precisión cómo la luz se comporta al atravesar distintos materiales.

En el ámbito de la mecánica cuántica, las propiedades de un material están determinadas por sus niveles de energía, que se pueden comparar con una escalera. Los electrones pueden subir o bajar a través de esta escalera al ganar o perder energía. El láser puede alterar esta estructura energética, fusionando nivel o dividiéndolo, afectando directamente cómo los materiales responden a la luz.

Este método no solo permite entender la dinámica de átomos individuales, sino que también podría ampliarse para estudiar materiales más complejos. Como dice Dudovich: “Cuando podamos rastrear los 'viajes' de electrones individuales entre niveles de energía, seremos capaces de utilizar la luz para controlar las propiedades de los materiales de manera precisa en tan solo decenas de attosegundos". Esto representa una promesa increíble para el desarrollo de procesadores de velocidad sin precedentes, optimizando la transmisión y procesamiento de datos en el futuro.

Es fascinante considerar que cuanto más avancemos en el estudio del comportamiento cuántico, mayores serán las oportunidades que se abrirán en campos como la computación, la criptografía y la detección de fenómenos cuánticos antes inexplorados. Los datos de referencia muestran que la luz puede viajar de la Tierra a la Luna en aproximadamente un segundo y atravesar un átomo de hidrógeno en solo un attosegundo. ¡La era de la computación cuántica podría estar más cerca de lo que imaginamos!