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1 de Diciembre de 2017
Tecnología

Comunicaciones seguras gracias al caos

La activación controlada de una dinámica caótica en un cristal optomecánico abre la puerta a una nueva técnica para encriptar mensajes.

© ISTOCKPHOTO/MicrovOne

La fuerza que la luz ejerce sobre los cuerpos ha sido objeto de la curiosidad humana desde hace siglos. La primera mención a tales fuerzas se debe a Johannes Kepler, quien en el siglo XVI recurrió a ellas para explicar por qué la cola de un cometa apuntaba siempre en dirección opuesta al Sol. Los primeros experimentos dedicados a cuantificarlas se llevaron a cabo a principios del siglo XX, y ya en los años ochenta se concibieron las primeras geometrías optomecánicas; es decir, diseños destinados a aprovechar el efecto de la luz sobre dispositivos mecánicos.

En este contexto, la optomecánica en cavidades estudia la interacción entre la luz almacenada en una cavidad óptica y la deformación mecánica inducida en ella. En los últimos años, este principio físico ha dado lugar a aplicaciones de todo tipo, desde los interferómetros de ondas gravitacionales (como el célebre experimento LIGO, un dispositivo de dimensiones kilométricas) hasta diminutas interfaces cuánticas, cuyo objetivo consiste en convertir bits cuánticos, o qubits, en señales ópticas que puedan propagarse por cables de fibra.

Una de las líneas de trabajo que persigue nuestro grupo de investigación en el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) se basa en obtener dinámicas optomecánicas complejas que puedan aprovecharse en sistemas ópticos de comunicación segura. En un trabajo publicado este año en Nature Communications, hemos demostrado la posibilidad de generar de manera controlada efectos de carácter caótico en un dispositivo optomecánico de silicio. Los resultados suponen un primer paso hacia una nueva tecnología de bajo coste que, gracias a la introducción de componentes caóticos en la señal, permitiría alcanzar altos niveles de seguridad en las comunicaciones ópticas.

Láseres ópticos y láseres mecánicos

En nuestro grupo trabajamos con cristales optomecánicos unidimensionales: puentes de silicio nanoestructurados cuya longitud puede llegar a la decena de micrómetros. Tales sistemas se fabrican con las mismas técnicas que se aplican a diario en la industria de dispositivos microelectrónicos. Ello supone una clara ventaja, ya que, sea cual sea la aplicación encontrada, la posibilidad de construirlos en masa y a bajo coste es directa.

Los cristales optomecánicos se comportan simultáneamente como cristales fotónicos para las longitudes de onda del infrarrojo cercano, y fonónicos para las excitaciones mecánicas de hasta decenas de gigahercios. Esto significa que resulta posible controlar la manera en que se propagan por el material tanto los fotones (los cuantos de luz) como los fonones (los cuantos de vibración).

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