Ciencia

Y se hizo el Fotón (I)

Mediante fuentes de luz de un sólo fotón se pretende llegar a una telecomunicación segura

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26-05-2009
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En el desarrollo de la fí­sica cuántica la luz o más en general las ondas electromagnéticas han jugado un papel muy importante. De hecho no fue hasta 1924 que el fí­sico Louis de Broglie postuló que las leyes que se habí­an desarrollado para la radiación también serí­an válidas para la materia (electrones, átomos etc.). Pero ya en 1900 Max Planck para poder dar una explicación teórica de ciertas leyes sobre la radiación tuvo que suponer que la radiación viene en "paquetes". Ahora se intenta mediante fuentes de luz de un sólo fotón llegar a una telecomunicación segura En el desarrollo de la fí­sica cuántica la luz o más en general las ondas electromagnéticas han jugado un papel muy importante. De hecho no fue hasta 1924 que el fí­sico Louis de Broglie postuló que las leyes que se habí­an desarrollado para la radiación también serí­an válidas para la materia (electrones, átomos etc.). Pero ya en 1900 Max Planck para poder dar una explicación teórica de ciertas leyes sobre la radiación tuvo que suponer que la radiación viene en "paquetes". Ahora se intenta mediante fuentes de luz de un sólo fotón llegar a una telecomunicación segura
Una fuente de luz que sólo emite un fotón en un intervalo de tiempo corto permitiría diferentes nuevas aplicaciones en el campo de la información cuántica, en particular en el desarrollo de redes de telecomunicación seguras y ordenadores cuánticos.

A este tipo de fuente de luz se le llama también “estado de luz cuantizado“ y permite funciones que con “estados de luz clásicos“ no serían posibles. Por ejemplo para transmitir información mediante fotones individuales se codifica la “llave secreta“ de un mensaje en la polarización del fotón.

¿Qué es la polarización? La luz no sólo se comparta como una partícula sino también es una onda, en particular una onda transversal, lo que significa que existe una oscilación en dirección perpendicular a la que dirección de movimiento. Hay entonces dos direcciones fijadas, una la dirección en la que se mueve la onda y dos, la dirección en la que oscila. Queda una tercera dirección “libre“. La dirección en la que oscila puede a su vez rotar alrededor de la dirección de movimiento y a los diferentes tipos de rotación se les llama polarización.
Pues bien, si ahora un “espía“ intenta descodificar el mensaje detectando la polarización de un fotón transmitido, lo que ocurrirá es que, en general, por las leyes de la mecánica cuántica, cambiará el estado desconocido del fotón.

Además mediante la utilización de llamados “estados no ortogonales“, el espía no podrá detectar correctamente el estado de todos los fotones, sólo una parte aleatoria. Incluso si mandase por cada fotón espiado uno de sustituto que hubiese sido preparado de tal manera que fuese idéntico al detectado, esto daría como resultado en el receptor una tasa de errores mayor, de tal manera que se sabría que alguien está espiando.

En el próximo artículo veremos cómo, con qué sistemas físicos se puede conseguir la producción de un sólo fotón y qué dificultades existen.
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