Luz líquida y computación óptica.

La teoría

En 1905, Albert Einstein tuvo la idea de que la luz era un gas de partículas. Tras calcular la entropía de este gas propuso que la luz se nos presenta no de forma contínua sino discreta, en forma de cuantos que conocemos como fotones.

Como los gases se pueden licuar, ¿es posible licuar un gas de fotones? ¿Cómo? Estas son las preguntas que están detrás de la investigación de un grupo de científicos de la Universidad de Vigo liderados por Humberto Michinel.

La respuesta parece ser complicada en medios como el vacío, donde los fotones viajan a la velocidad de la luz y no poseen masa, por lo que no interactúan entre ellos . Sin embargo, existen cierto tipo de materiales ópticos calificados como no lineales en los que el índice de refracción depende de la intesidad de la luz.

En este estado, la luz muestra tensión superficial y remolinos como se observa en la materia líquida. Un fenómeno realmente curioso que los autores interpretan como la formación (por cavitación) de burbujas en la luz líquida.

La observación

La luz líquida fue observada por primera vez en diciembre de 2013 en un gas de átomos de sodio. A continuación se muestra una secuencia en la que se aprecian ondas y comportamiento líquido en un “solitón” luminoso. Cuando otro solitón más pequeño lo atraviesa, resulta en un vacío sin luz o “antiluz” por cavitación hasta que sale por el otro lado.

luz_liquida

Michinel sugiere que estos pequeños solitones oscuros en el interior de la “gota de luz líquida” son como burbujas de gas dentro de la gota. La metáfora de formación de burbujas (vacíos sin luz) por cavitación dentro de la luz líquida es sin lugar a dudas muy sugerente.

La práctica

Hasta aquí, este gran descubrimiento pertenece al campo de la I+D, pero hay que rentabilizar este conocimiento. Por lo pronto, la luz líquida nos proporciona un sistema binario (luz/antiluz) que podría ser utilizado en computación.

Actualmente, la computación se basa en un hardware que se alimenta mediante electricidad, guarda datos y ejecuta instrucciones a través de señales eléctricas.

Las futuras aplicaciones de la luz líquida tienen que ver con la posibilidad de construir ordenadores ópticos que serían del orden de 10.000 veces más rápidos que los electrónicos actuales. En estos ordenadores, las gotas de luz serían utilizadas como bits de información que luego podrían ser transmitidos por fibra óptica, como sucede con los LED. Incluso se cree que los ordenadores ópticos serán el origen de los futuribles ordenadores cuánticos.

El reto parece que está en conseguir materiales ópticos no lineales que puedan ser producidos con costes razonables. Las miradas están dirigidas a nanomateriales ópticos que cumplan las funciones requeridas.

La reflexión

El descubrimiento ha sido definido por el prestigioso Instituto Americano de Física (AIP) como uno de los diez grandes descubrimientos del año 2002, junto con la solución de la paradoja de los neutrinos solares y la formación y estudio de átomos de antihidrógeno en el Laboratorio Europeo de Física de Partículas. Es todo un logro que una firma española llegue a portada de la acreditada revista Physical Review Letters.

El trabajo ha sido realizado por un equipo formado por los profesores de la Universidad de Vigo, Humberto Michinel, Jacobo Campo Taboas, José Ramón Salgueiro y por otros dos científicos gallegos que actualmente están trabajando en universidades extranjeras como son Ruth García Fernández y Manuel Quiroga Teixeiro, ambos exalumnos de Físicas en la Universidad de Vigo. Sin embargo, pese al buen trabajo de investigación realizado, la titulación de Físicas ha sido clausurada en 2009 en el Campus de Ourense. Independientemente de los motivos, una idea está clara: Dos de los descubridores de la luz líquida salieron de esa titulación.

Un caso que creo ilustra bastante bien la situación de la I+D+i en España, donde se ha invertido en la investigación, que hace posible la innovación en otros países que sí rentabilizan ese conocimiento. Parece necesario completar el círculo del avance tecnológico, dotando de sistemas de innovación que permitan capitalizar aquello que se consigue con la I+D. La rentabilización de la investigación a su vez contribuye a nuevas investigaciones por diversos motivos:

Para este caso en concreto, creo necesaria una colaboración público-privada que aproveche el conocimiento que sale de nuestras universidades y empuje el tejido económico a través de la innovación.

Bibliografía


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