En un nuevo estudio publicado en Nature Communications , científicos del Instituto de Óptica y el Departamento de Física y Astronomía de Rochester describen una técnica para emparejar partículas de luz y sonido que podría usarse para convertir fielmente la información almacenada en sistemas cuánticos (qubits) en campos ópticos, que pueden transmitirse a largas distancias.

¿Qué son las ondas acústicas superficiales?

Las ondas acústicas superficiales son vibraciones que se deslizan por el exterior de los materiales, como una ola en el océano o temblores en el suelo durante un terremoto. Se utilizan para una variedad de aplicaciones (muchos de los componentes eléctricos de nuestros teléfonos tienen filtros de ondas acústicas de superficie) porque crean cavidades muy precisas que pueden usarse para sincronizar con precisión en usos como la navegación. Pero los científicos también han comenzado a utilizarlos en aplicaciones cuánticas.

"En los últimos 10 años, las ondas acústicas superficiales se han convertido en un buen recurso para aplicaciones cuánticas porque el fonón, o partícula individual de sonido, se acopla muy bien a diferentes sistemas", afirma William Renninger, profesor asociado de óptica y física. P>

Utilizando los métodos existentes, se accede, manipula y controla las ondas acústicas superficiales a través de materiales piezoeléctricos para convertir la electricidad en ondas acústicas y viceversa. Sin embargo, estas señales eléctricas deben aplicarse a dedos mecánicos insertados en el medio de la cavidad acústica, lo que provoca efectos parásitos al dispersar los fonones de maneras que deben compensarse.

Uso de la luz para manipular ondas acústicas superficiales

En lugar de acoplar los fonones a campos eléctricos, el laboratorio de Renninger intentó un enfoque menos invasivo, iluminando las cavidades y eliminando la necesidad de contacto mecánico.

"Pudimos acoplar fuertemente las ondas acústicas superficiales con la luz", dice Arjun Iyer, doctor en óptica. estudiante y primer autor del artículo. "Diseñamos cavidades acústicas, o pequeñas cámaras de eco, para estas ondas donde el sonido podía durar mucho tiempo, lo que permitía interacciones más fuertes. En particular, nuestra técnica funciona con cualquier material, no sólo los materiales piezoeléctricos que pueden controlarse eléctricamente". /P>

El equipo de Renninger se asoció con el laboratorio del profesor asociado de física John Nichol para fabricar los dispositivos de ondas acústicas de superficie descritos en el estudio. Además de producir un fuerte acoplamiento cuántico, los dispositivos tienen los beneficios adicionales de una fabricación sencilla, un tamaño pequeño y la capacidad de manejar grandes cantidades de energía.

Más allá de las aplicaciones en computación cuántica híbrida, el equipo dice que sus técnicas pueden usarse en espectroscopia para explorar las propiedades de los materiales, como sensores y para estudiar la física de la materia condensada.