Investigadores del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología identificaron una nueva cuasipartícula fonoritónica, el «fonoritón», que combina luz, sonido y excitón

Buenos Aires-(Nomyc)-La existencia de una elusiva cuasipartícula fonoritónica, a la que han llamado “fonoritón”, que abre nuevas perspectivas en la transferencia de información cuántica y tiene el potencial de revolucionar la forma en que se comunica a través de tecnologías ópticas y de microondas, fue demostrada por investigadores del Instituto de Nanociencia y Nanotecnología (INN) de la Comisión Nacional de Energía Atómica y el CONICET, junto al Instituto Balseiro y el Paul-Drude-Institut de Berlín, Alemania.

El Fonoritón es una intrigante partícula cuántica que combina luz o fotón, sonido o fonón y excitón, un componente en semiconductores y esta cuasipartícula se forma a través de la mezcla de fluidos cuánticos confinados de luz y sonido de GHz, y se convierte en un intermediario eficaz en la conversión bidireccional de señales ópticas y de microondas y los científicos debieron aplicar conceptos de acoplamiento fuerte, donde la energía oscila continuamente entre dos osciladores, en este caso, luz y sonido cuánticos, para alcanzar este logro.

Este descubrimiento tiene implicaciones significativas en campos como la computación cuántica, donde la transferencia de información entre microondas y fotones es fundamental, mientras las computadoras cuánticas funcionan con microondas, la información cuántica se transmite mejor con fotones y la ineficiencia en la conversión directa entre estas dos formas de energía, fue un desafío persistente, pero el fonoritón podría ser la solución que se necesita para superar esta limitación.

El equipo de investigación, liderado por Alex Faintein y Andrés Reynoso, utilizó teorías científicas sólidas para crear fonoritones en el laboratorio, aplicó técnicas especiales para amplificar la interacción entre luz y sonido cuánticos y luego, inyectaron sonidos de microondas en el sistema, demostrando con éxito el control sobre la transferencia de información de microondas a óptica y viceversa.

El potencial de este descubrimiento para transformar la tecnología de la información es innegable y sobre esto, Faintein señaló “nuestro mundo no sería lo que es si no se hubiera descubierto la penicilina, pero tampoco si cada ser humano hoy en la tierra no tuviera una computadora poderosa e infinitamente interconectada, el celular, entre sus manos”.

“Hace varios años venimos estudiando maneras novedosas en cómo interactúa la luz con vibraciones, es decir cómo la luz ejerce fuerza sobre la materia, en sistemas resonantes y en este contexto, demostrado acoplamientos luz-sonido incrementados enormemente, lo cual abrió las puertas a indagar sobre nuevos fenómenos físicos. La posibilidad de demostrar la existencia del fonoriton, y su rol como intermediario en la conversión bidireccional de señales ópticas y de microondas, es una consecuencia de estos trabajos previos”, explica Alex Faintein, uno de los autores. 

“Nuestro campo de trabajo se enmarca dentro de esta gran área de las tecnologías de la información, que implica enormes oportunidades, y también desafíos, que solo se podrán aprovechar de manera sabia con educación”, concluyó el investigador. 

Nomyc-25-10-23