Los interruptores ópticos, los dispositivos responsables de enviar información a través de señales telefónicas, dependen de la luz como medio de transmisión y de la electricidad como herramienta de procesamiento, lo que requiere un conjunto adicional de energía para interpretar los datos. Una nueva alternativa diseñada por Zhou utiliza sólo luz para alimentar una transmisión completa, lo que podría mejorar la velocidad y la eficiencia energética de las plataformas de telecomunicaciones y computación.

Las primeras pruebas de esta tecnología han mostrado importantes mejoras energéticas. Mientras que los interruptores ópticos convencionales requieren entre 10 y 100 femtojulios para permitir una transmisión de comunicación, el dispositivo de Zhou consume cien veces menos energía, es decir, sólo entre una décima parte y un femtojulio. La construcción de un prototipo que permite el procesamiento de información utilizando pequeñas cantidades de luz, a través de una propiedad del material conocida como "respuesta no lineal", allanó el camino para nuevas oportunidades en su grupo de investigación.

"Lograr una fuerte no linealidad fue inesperado, lo que abrió una nueva dirección que no estábamos explorando anteriormente:las comunicaciones cuánticas", dijo Zhou.

Para construir el dispositivo, Zhou utilizó Quantum Material Press (QPress) en el Centro de Nanomateriales Funcionales (CFN), una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE en Brookhaven Lab que ofrece acceso gratuito a equipos de clase mundial para científicos que realizan investigaciones abiertas. QPress es una herramienta automatizada para sintetizar materiales cuánticos con capas tan delgadas como un solo átomo.

"Hemos estado colaborando con el grupo de Zhou durante varios años. Son uno de los primeros en adoptar nuestros módulos QPress, que incluyen un exfoliador, catalogador y apilador", dijo el coautor Suji Park, científico del Grupo de Nanomateriales Electrónicos. en CFN.

"Específicamente, hemos proporcionado escamas exfoliadas de alta calidad adaptadas a sus solicitudes y trabajamos juntos para optimizar las condiciones de exfoliación de sus materiales. Esta asociación ha mejorado significativamente su proceso de fabricación de muestras".

A continuación, el equipo de investigación de Zhou pretende aumentar la eficiencia energética hasta la menor cantidad de energía electromagnética, un desafío principal para permitir las llamadas comunicaciones cuánticas, que ofrecen una alternativa prometedora para la seguridad de los datos.

A raíz del aumento de los ciberataques, la creación de protección sofisticada contra los piratas informáticos ha aumentado el interés científico. Los datos transmitidos a través de canales de comunicación convencionales se pueden leer y copiar sin dejar rastro, lo que costó miles de filtraciones a 350 millones de usuarios el año pasado, según un informe reciente de Statista.

Las comunicaciones cuánticas, por otro lado, ofrecen una alternativa prometedora ya que codifican la información utilizando luz, que no puede ser interceptada sin alterar su estado cuántico. El método de Zhou para mejorar la no linealidad de los materiales es un paso más hacia la habilitación de esas tecnologías.