Un nuevo giro a la manipulación de la luz
Una de las propiedades cuánticas más importantes y extraordinarias de las partículas elementales es el espín. Este momento angular intrínseco no está relacionado con partes móviles, está cuantizado (solo puede tener ciertos valores discretos) y, en el caso de los fotones, se puede polarizar o, esencialmente, alinear en una dirección determinada. Las propiedades cuánticas de un cuanto de luz, el fotón, están abriendo las puertas a nuevos dispositivos fascinantes que hasta hace poco eran cosa de ciencia ficción. La espín-optrónica es un campo emergente e importante que estudia el espín y la polarización óptica en sólidos con la finalidad de crear dispositivos optoelectrónicos cuánticos. Diez equipos líderes en Europa unieron sus fuerzas para preparar a una generación nueva de científicos en este área de investigación estratégica gracias a la financiación de la Unión Europea concedida al proyecto «Spin effects for quantum optoelectronics» (SPIN-OPTRONICS). Los dieciocho investigadores noveles y experimentados llevaron a cabo investigación puntera en cuatro áreas principales bajo la dirección y la tutela de los socios de SPIN-OPTRONICS. En todas las áreas se obtuvieron resultados muy innovadores. El control reversible de espines es muy interesante para desarrollar dispositivos espintrónicos. Los investigadores abordaron con éxito los desafíos principales asociados con el control de espines únicos en dispositivos de puntos cuánticos y demostraron ese control en varios sistemas distintos. Los científicos también desarrollaron diodos semiconductores emisores de luz entrelazada (ELED). El entrelazamiento cuántico se produce cuando el estado cuántico de una partícula depende del de otra. Los ELED se utilizaron para experimentos innovadores relacionados con el procesamiento cuántico de información y la comunicación segura basada en dispositivos cuánticos (distribución cuántica de claves). También se estudiaron las interacciones entre espines y los efectos magnéticos, lo cual dio lugar a la fabricación de un nuevo tipo de heteroestructura espín-optrónica híbrida. El proyecto no estaría completo sin la entrega de dispositivos funcionales reales. Así pues, los científicos desarrollaron varios circuitos basados en polaritones (diodos túnel, interferómetros, conmutadores) que aprovechaban las nuevas partículas híbridas que consisten en fotones acoplados fuertemente a un dipolo eléctrico. El proyecto también ha demostrado que los flujos de polaritones pueden facilitar la propagación de corrientes de espín superfluidas y de análogos de carga magnética, con velocidades próximas a la de la luz y, por consiguiente, vectores muy prometedores para la transferencia y el procesamiento ultrarrápidos de información. La red de formación SPIN-OPTRONICS ha ampliado las fronteras de un nuevo campo emergente cuyas posibilidades de explotación comercial en el futuro son inmensas. Asegurarse el liderazgo mundial con un grupo fundamental de investigadores europeos allanará el camino para obtener grandes beneficios para la Unión Europea y su economía en un tiempo de crisis económica grave.
Palabras clave
Cuántico, fotones, dispositivos optoelectrónicos, espín-optrónica, optoelectrónica cuántica
