Un giro en un material ultradelgado acerca la tecnología cuántica a aplicaciones reales

Investigadores de la Universidad de Tecnología de Sydney (UTS) descubrieron que torcer capas extremadamente delgadas de nitruro de boro hexagonal (hBN) permite modificar de manera significativa las propiedades de las fuentes de luz cuántica. El hallazgo podría facilitar el desarrollo de dispositivos para computación cuántica, comunicaciones seguras y sensores de alta precisión.

El estudio, dirigido por el Dr. Angus Gale y supervisado por el profesor Igor Aharonovich, demuestra que la torsión de las capas del material puede cambiar tanto el color como la longitud de onda de la luz emitida por sus llamados emisores cuánticos.

La posibilidad de ajustar estas características representa una alternativa para controlar sistemas que hasta ahora han sido difíciles de adaptar a aplicaciones tecnológicas.

Una nueva forma de controlar los emisores cuánticos

Los emisores cuánticos son estructuras capaces de producir luz a nivel individual y constituyen uno de los elementos que los investigadores estudian para desarrollar tecnologías basadas en fenómenos de la mecánica cuántica. Sin embargo, convertir estas propiedades en dispositivos prácticos sigue siendo uno de los principales desafíos.

“Puedes medir estos emisores cuánticos y ver que existen, pero es difícil hacer que funcionen en la práctica”, explicó Gale. Según el investigador, el nuevo método proporciona una herramienta para modificar sus características y acercarlos a aplicaciones reales.

Durante los experimentos, el equipo aprovechó la estructura estratificada del hBN. A diferencia de un material sólido convencional, sus capas pueden separarse, manipularse y volver a ensamblarse. Los científicos levantaron las capas, cambiaron su orientación y las apilaron nuevamente para observar cómo respondían los emisores de luz.

El procedimiento permitió modificar continuamente las propiedades ópticas del sistema, en lugar de fabricar un dispositivo con un único ángulo de torsión y dejarlo fijo.

El ángulo de las capas cambia la luz

Uno de los resultados más relevantes fue la magnitud del desplazamiento observado en la emisión de luz. Al modificar el ángulo entre las capas de hBN, los investigadores consiguieron alterar de manera considerable el color y la longitud de onda de la radiación producida por los emisores cuánticos.

Gale señaló que esta capacidad de ajuste supera lo que suele conseguirse mediante otras técnicas de manipulación de estos sistemas. La torsión, por tanto, funciona como una especie de mecanismo de control que permite modificar las propiedades ópticas sin tener que recurrir a materiales diferentes.

El investigador comparó el hBN con rebanadas de queso que pueden separarse y volver a colocarse. Esta estructura permite acceder a las capas individuales y modificar la manera en que interactúan entre sí, algo que resulta mucho más complicado en materiales cuánticos tradicionales como el diamante o el carburo de silicio.

Un camino hacia nuevas tecnologías cuánticas

La importancia del descubrimiento no se limita a modificar el color de una fuente de luz. Para los investigadores, disponer de un método sencillo y reversible para ajustar las propiedades de un material puede ser relevante para diseñar componentes cuánticos más precisos.

El profesor Igor Aharonovich destacó que combinar capas de materiales en diferentes orientaciones puede generar comportamientos físicos que no aparecen cuando estas estructuras se encuentran aisladas. El ángulo entre las capas se convierte así en una variable adicional para diseñar y controlar sistemas cuánticos.

Los resultados podrían contribuir, a largo plazo, al desarrollo de tecnologías relacionadas con la computación cuántica, las comunicaciones seguras y los sensores cuánticos. Estas aplicaciones podrían abarcar campos como la ciberseguridad, la atención médica y sistemas de posicionamiento más precisos.

El trabajo todavía se encuentra en una etapa de investigación fundamental. No significa que estos dispositivos estén listos para su uso comercial, pero proporciona una nueva herramienta para manipular emisores cuánticos. Para los investigadores, ese mayor nivel de control puede ser un paso necesario para transformar fenómenos observados en el laboratorio en tecnologías cuánticas funcionales.