Científicos de la Universidad Autónoma de Madrid han trasladado a un chip las propiedades de un flujo de partículas materiales, los polaritones, en estado de superfluidez, que permiten su transporte sin pérdida alguna en el proceso, lo que abre grandes vías en la investigación de la optoelectrónica.

El físico Daniele Sanvitto, autor de este trabajo publicado en Nature, y que ha sido realizado junto con otros miembros del grupo SEMICUAM de la Universidad Autónoma de Madrid, ha explicado a Efe que, aunque se trata de investigación básica, este chip podría utilizarse en el futuro en sectores como la cirugía, la transmisión de información sin pérdidas, la computación cuántica, internet...

En el futuro, podrían usarse "láseres de polaritones", que son bosones compuestos de excitones y fotones, que reducirían casi totalmente cualquier tipo de pérdidas. Una de las particularidades de este flujo de partículas es que todas ellas "participan de un estado común de movimiento coherente, como si de una gran partícula se tratara, como un conjunto".

Colaboración con Francia y Reino unido

Uno de los efectos más espectaculares observado es que el flujo de este conjunto de partículas tiene lugar sin perturbarse incluso cuando un obstáculo se interpone en su camino.

El trabajo, realizado en colaboración con el Laboratorio de Fotónica y Nanoestructuras del CNRS en París y un grupo de Física de la Universidad de Sheffield en el Reino Unido, abre el camino para futuras posibilidades de utilización práctica de condensados de Bose-Einstein y su integración con la nanoelectrónica actual.

Un condensado de Bose-Einstein es un estado de la materia en el que ciertas partículas (bosones) pierden sus características individuales para colapsar en un único estado colectivo y en el cual los efectos cuánticos se manifiestan en una escala macroscópica.

Construcción de un sistema experimental

A finales de los años 30 se observó que, a muy bajas temperaturas (-271ºC ó 2,17 grados Kelvin) cerca del cero absoluto, el helio-4 se comportaba como un nuevo fluido con propiedades inusuales como la ausencia de viscosidad (fluir sin disipar energía) y la existencia de vórtices (pequeños remolinos indestructibles) cuantizados, un estado al que se le conoce como superfluido. Un fenómeno similar y más conocido es la superconductividad: conducción eléctrica sin resistencia, a bajas temperaturas, debida a la formación de parejas de electrones.

Para lograr la observación de superfluidez en un condensado de polaritones han sido esenciales tanto los dispositivos semiconductores de última generación como la construcción de un sistema experimental, financiado a través de Programas como el Consolider del Ministerio de Educación y Ciencia y el de Excelencia de la Comunidad de Madrid, que permite obtener películas, compuestas de imágenes con resolución microscópica, en una escala de tiempos ultrarrápida.

En estas películas se muestran condensados de polaritones moviéndose a altísimas velocidades, tan sólo 100 veces menores que la velocidad de la luz; además, estos condensados fluyen como un superfluido sin verse perturbados por la presencia de otros objetos microscópicos. Las nuevas posibilidades que ofrecen los polaritones se basan en las temperaturas relativamente altas a las que se consigue la superfluidez, más de un millón de veces superiores a las de los superfluidos atómicos, y en su total adaptación a los dispositivos opto-electrónicos habituales.