Un equipo de investigadores de la Universidad de Maryland ha encontrado una nueva forma de enrutar fotones a escala micrométrica sin dispersión mediante la construcción de una interfaz de óptica cuántica topológica. En su artículo publicado en la revista Ciencias , el grupo describe su estructura fotónica topológica, cómo funciona, y las formas en que lo probaron. Alberto Amo, de la Université de Lill en España, ofrece una breve historia de los intentos recientes de enrutar fotones a una escala tan pequeña y también describe el trabajo realizado por el equipo de la UM.

Como señala Amo, A los científicos les gustaría poder enrutar fotones con precisión a escala micrométrica para crear circuitos ópticos cuánticos mejor integrados; una tendencia de los fotones a dispersarse cuando se encuentran con curvas y divisores ha inhibido el progreso. En este nuevo esfuerzo, los investigadores han solucionado este problema adoptando un nuevo enfoque:utilizar una losa semiconductora con orificios triangulares dispuestos en patrones hexagonales. La losa se formó en una celosía de hexágonos, con agujeros triangulares más grandes en un lado de la losa que en el otro. El enrutamiento ocurrió donde los dos tipos de hexágonos se encontraban.

La arquitectura de la losa creó estados de borde donde dos cristales fotónicos se encontraban:las bandas se tocaban y se cruzaban, producir estados de borde con energía entre dos espacios de banda de cristal, permitiendo que un fotón se mueva entre ellos sin dispersarse. La disposición de los hexágonos proporcionó espacios de banda uno al lado del otro de un lado de la losa al otro, creando una especie de canal para que viajen los fotones. Los fotones fueron proporcionados por cortesía de puntos cuánticos que estaban incrustados en los sitios fronterizos; disparar un láser a los puntos cuánticos los hizo generar fotones individuales, que luego se propagó a lo largo de los canales sin dispersión. Los fotones de polarización opuesta se propagaron en direcciones opuestas.

La clave para construir con éxito la estructura fue observar lo que sucedió cuando los puntos cuánticos se excitaron con un láser de alta potencia:enfocar la lente en un solo lado de un borde hizo que el fotón emitido en la banda prohibida se propagara sin dispersarse. Eso llevó al equipo a ajustar el tamaño de los agujeros triangulares y su distancia desde el centro de sus respectivos hexágonos. permitiendo la creación de los canales. La obra, Amo sugiere, es un gran paso hacia la implementación de nuevos tipos de circuitos ópticos.

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