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Fotónica: alumbrando una nueva revolución

ay quien augura que la fotónica despegará de tal forma que dejará definitivamente atrás la era electrónica. Pero antes, habrá que conseguir dominar un fotón de la misma manera que hoy controlamos un electrón. Mientras tanto, hace tiempo que hemos domesticado la luz en láseres y fibra óptica y hacemos los primeros pinitos en nanofotónica y nanoóptica. Dominar los fotones sentaría las bases para los ordenadores cuánticos, una realidad hacia la que se camina muy paso a paso. El investigador Luis Martín Moreno arroja luz sobre este campo.

El reportaje 'Fotónica. El genio (invisible) de la luz', escrito por Patricia Luna en Tercer Milenio, obtuvo el segundo premio de la primera edición de los galardones Fotón 2018 en su categoría Fotón Emitido, convocados por el Instituto de Óptica Daza de Valdés del CSIC, en colaboración con la Sociedad Española de Óptica
El reportaje 'Fotónica. El genio (invisible) de la luz', escrito por Patricia Luna en Tercer Milenio, obtuvo el segundo premio de la primera edición de los galardones Fotón 2018 en su categoría Fotón Emitido, convocados por el Instituto de Óptica Daza de

Aprovechando las propiedades especiales de los fotones que componen la luz, la fotónica se ha propuesto iluminar una nueva revolución en este siglo XXI, con aplicaciones en ámbitos como la biofotónica o el uso médico de la luz.

Para Luis Martín Moreno, que forma parte del grupo Nanofotónica y circuitos cuánticos del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (ICMA), "se ha llegado lejos" en el ámbito de la fotónica. "En dispositivos electrónicos, la sustitución de electrónica por fotónica no es completa, pero no es desdeñable". Él es especialmente optimista con las mejoras de células solares, "que en muchos casos incorporan fotones nanométricamente diseñados".

Lo mismo ocurre con los dispositivos de iluminación. "En 2014 se dio el premio Nobel de Química a una investigación que permite iluminar y ‘ver’ estructuras nanométricas –algo que se creía imposible hace solo dos o tres décadas–". Este avance está revolucionando la biología "porque podemos ver incluso la mitosis celular ¡en tiempo real!", destaca. Recientemente, "se ha descubierto que introducir una sustancia en una cavidad para fotones puede variar la química de la cavidad por la interacción con los fotones, incluso cuando no hay fotones en la cavidad". Este es "otro más de estos efectos cuánticos que parecen imposibles pero que las matemáticas de la mecánica cuántica predicen".

¿Hacia dónde camina la fotónica en la actualidad? En opinión de Martín, "la fuerza conductora es ver una reacción molecular de una sola molécula en tiempo real". Esto afecta a infinidad de problemas científicos. Por ejemplo, "queremos saber cómo se transfiere la energía entre cromóforos –la región molecular que absorbe la luz, de lo cual depende su color– y cómo llega al centro de reacción". Y, "ya que sabemos que algunos seres vivos consiguen capturar y ‘mover’ fotones de una forma que nosotros aún no somos capaces de imitar, tenemos que descubrir cómo lo hacen".

¿La fotónica dejará atrás a la electrónica?
"En algunos casos ya lo ha hecho", cree Luis Martín Moreno. Y pone ejemplos tangibles: "Las conexiones entre ordenadores y entre procesadores es fotónica. También lo son la wifi y el bluetooth". En general, "ha habido una tendencia clara de reemplazar toda la electrónica que se pueda por fotónica, pero no es sencillo crear transistores solo con luz". En ordenadores clásicos, no cree que esto vaya a ocurrir en 25 años. Pero "se puede argumentar que las plataformas que se están considerando para ordenadores cuánticos son más fotónicas que electrónicas…", reflexiona.

Aún no sabemos cómo será ese deseado ordenador cuántico. Ahora "hay tres o cuatro plataformas en estudio. La que esta más avanzada involucra cables y circuitos superconductores, trabajando a temperaturas de milésimas de grado kelvin (unas 10.000 veces mas bajas que la temperatura ambiente)".

En el ICMA, el grupo de Fernando Luis "está intentado sustituir los circuitos superconductores por moléculas diseñadas apropiadamente, para poder aumentar el numero de qubits". En los últimos cinco años se han hecho tremendos avances, "que nos acercan a la llamada ‘supremacía cuántica’". Así se denomina el punto en que un ordenador cuántico sea mejor que uno clásico. "IBM puso a disposición del público en 2016 una plataforma con 5 qubits, que ya son 20, y está probando un prototipo con 50 qubits".

El sueño científico de un investigador en materiales
La lista a los Reyes Magos incluiría: superconductores a temperatura ambiente (de manera que podamos transportar energía electrica sin perderla por el camino, almacenarla, crear campos magnéticos intensísimos prácticamente gratis), mejores materiales biocompatibles para prótesis, células solares más eficientes, mejora en las propiedades de materiales de anchura atómica (reducción en el precio de producción, eliminación de defectos, manufactura a gran escala y dimensiones, lo que permitiría llevar a la practica las interesantísimas propiedades que se predicen en ese caso), y mejores baterías y supercondensadores (que permitan almacenar energía en general e impulsar los coches eléctricos en particular).

Y lo que sea que nos acabe proporcionando un ordenador cuántico.

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