Ciencia

Y se hizo el Fotón (II)

Fotónica: probablemente la "electrónica del siglo XXI"

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27-05-2009
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Uno de los retos actuales de la fotónica, que trata sobre los aspectos técnicos de la luz como son por ejemplo la generación, emisión y detección de fotones, es el producir un cuanto de luz individual en un determinado tiempo. Uno podrí­a pensar que se podrí­an producir fotones individuales atenuando fuentes de luz pulsadas de tal manera que se pudiese llegar a un sólo fotón por pulso. Uno de los retos actuales de la fotónica, que trata sobre los aspectos técnicos de la luz como son por ejemplo la generación, emisión y detección de fotones, es el producir un cuanto de luz individual en un determinado tiempo. Uno podrí­a pensar que se podrí­an producir fotones individuales atenuando fuentes de luz pulsadas de tal manera que se pudiese llegar a un sólo fotón por pulso.
Esto no es posible ya que la emisión de fotones de fuentes de luz clásicas (bombilla, láser), por muy pequeña que sea la intensidad, siguen unas leyes que impiden la generación determinista de fotones individuales en un pulso.

Para la realización de fuentes de luz de fotones individuales que se puedan dominar lo que se tiene que utilizar son los llamados “emisores cuánticos“ como por ejemplo un átomo individual excitado o una molécula. También existen sistemas más complicados basados en estructuras de semiconductores, un sólido que en cuanto a sus propiedades de conducción eléctrica se puede considerar tanto como un conductor como un aislante.
 
Los semiconductores son también los materiales a partir de los que se construyen los dispositivos y circuitos integrados electrónicos que se encuentran en cualquier producto electrónico. En la mayoría de los casos son además sólidos cristalinos, es decir ordenaciones periódicas de estructuras idénticas. En los semiconductores la corriente eléctrica se puede transmitir tanto por el flujo de electrones como por el flujo de “huecos“ (cargados positivamente) en la estructura electrónica del material. Uno de estos sistemas utiliza una llamada “pareja electrón-hueco“ y otro se basa en un “centro de impurezas“ (un hueco en una red cristalina en combinación con átomos “impuros“).
 
En estos casos sí se pueden emitir fotones unos detrás de otros. Controlando el proceso de excitación mediante excitación óptica pulsada o electrónica se puede garantizar que sólo se emita un fotón en un intervalo de tiempo pequeño.
 
Sin embargo este tipo de fuentes de un sólo fotón que actualmente se utilizan en los laboratorios de investigación actualmente no son suficientemente eficaces, fiables y exactos en lo que hace referencia a determinadas propiedades (longitud de onda, compartamiento temporal o estadística fotónica). Además la complejidad, la sensibilidad en los ajustes y el tamaño impiden que actualmente esto se pueda comercializar.

Sin embargo es un reto concreto conseguible que promete muchas posibilidades y probablemente la fotónica sea la “electrónica“del siglo XXI.
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