Nuevo avance: miniaturización de láseres para la ciencia cuántica, de laboratorio a dispositivos portátiles

MadridLásers en miniatura: revolucionando la ciencia cuántica

Los láseres juegan un papel crucial en la ciencia cuántica al permitir mediciones precisas y el control de sistemas atómicos. Anteriormente, estos láseres estables y de bajo ruido solo estaban disponibles en laboratorios como equipos grandes y costosos. Ahora, investigadores de la Universidad de California en Santa Bárbara trabajan para miniaturizar estos precisos láseres para que puedan integrarse en dispositivos del tamaño de un chip, proporcionando múltiples ventajas sobre los modelos más grandes.

La nueva tecnología tendrá un impacto en múltiples sectores. Estos láseres pequeños son más asequibles y fáciles de transportar. Podrían ser útiles de diversas formas.

• Computación cuántica utilizando átomos neutros e iones atrapados.
• Sensores cuánticos portátiles y aptos para despliegue en el campo.
• Aplicaciones espaciales como gravímetros y relojes atómicos.

El equipo está desarrollando un láser basado en un chip que funciona a 780 nm, utilizando una técnica llamada bloqueo por autoinyección. Este láser se sincroniza con la transición óptica D2 de los átomos de rubidio, lo que le proporciona gran estabilidad. Al emplear esta transición atómica estable, se mejora el rendimiento del láser.

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Los investigadores aplicaron técnicas avanzadas para integrar todos los componentes necesarios en un solo chip. Utilizaron guías de onda y resonadores especiales de nitruro de silicio, lo que les permitió igualar o incluso superar el rendimiento de los sistemas tradicionales. Este logro es impresionante porque reduce significativamente el tamaño sin perder calidad, mejorando el ruido y el ancho de línea 10,000 veces en comparación con las tecnologías actuales.

Esta tecnología es útil más allá de los laboratorios científicos. Los láseres son económicos de producir y fáciles de escalar, lo que los hace adecuados para muchos usos. Pueden detectar señales ambientales débiles, como cambios en la gravedad, lo cual es valioso para la exploración espacial. Esta tecnología podría mejorar la manera en que mapeamos la gravedad de la Tierra, ayudándonos a seguir fenómenos como el aumento del nivel del mar y los cambios en la cobertura de hielo.

Este avance marca una nueva etapa en la tecnología láser, haciendo que estas herramientas sean más fáciles de usar, más asequibles y precisas a menor escala. A medida que estos dispositivos se vuelven accesibles para más personas, existe un enorme potencial para nuevos desarrollos en la ciencia cuántica y áreas similares, ofreciendo capacidades mejoradas para numerosos usos diferentes.