Transmisión de protones entre dos moléculas (Crédito: Robert Lettow)
Científicos del ETH Zurich y el Instituto Max Planck Para la Ciencia de la Luz han usado dos moléculas como antena y receptor para transmitir señales en forma de protones individuales de una a otra molécula.
Una transmisión por medio de protones individuales sería la ideal para varias aplicaciones de comunicación cuántica -por ejemplo, en criptografía cuántica o en computación cuántica.
Partículas individuales de luz constituyen el medio de elección para transmitir quantum bits (qubits). En criptografía cuántica, protones individuales están ya siendo usados como transportadores de información que no puede ser interceptada sin ser ubicada -en intercambio de información bancaria, por ejemplo.
Un protón individual es casi tan invisible para una molécula como lo es una molécula al ojo humano. Hasta ahora, los físicos han atrapado átomos o moléculas entre dos pequeños espejos, dentro de los cuales las partículas individuales de luz se reflejaron innumerables veces. Este método aumenta significativamente la probabilidad de que un átomo vea el protón. Para hacer lo mismo, pero sin espejos, y que suceda una interacción directa entre el protón y la molécula, Vahid Sandoghdar y su equipo de físicos han usado algunos trucos experimentales.
Primeramente, los investigadores insertaron moléculas de colorante dibenzanthanthrene (DBATT) entre capas de moléculas orgánicas. Luego colocaron dos capas de moléculas de colorante separadas unos pocos metros y las ligaron entre sí con cable de fibra óptica.
El siguiente paso fue seleccionar una molécula adecuada para la comunicación entre cada una de las dos capas. “Eso significa que la molécula que transmite debe emitir fotones del color exacto que la molécula receptora puede absorber”, indicó el profesor Stephan Götzinger, de la University of Erlangen.
El equipo incluso redujo las colisiones pro medio del enfriamiento de las muestras hasta menos 272 grados Celsius, casi a cero absoluto.
Posteriormente, convirtieron una de las dos moléculas como fuente emisora de protones por medio de irradiarla con láser. La molécula antena ahora podría transmitir un flujo de protones individuales. Los científicos enfocaron este flujo de protones por medio de lentes y lo guiaron a través de la fibra de vidrio. Los débiles rayos de luz pasaron subsecuentemente a través de los lentes nuevamente hacia el otro extremo.
La molécula recibidor dispersa un 3% de los protones transmitidos en la comunicación cuántica. El proceso de dispersión retrasa la onda de luz. Este retraso puede ser usado como información. “Puede ser muy útil para el procesamiento de información cuántica”, indicó Sandoghdar.
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