Leer discos con menos fotones

Artículo escrito originalmente por Richard Stevenson el 18 de marzo de 2011 y publicado en physicsworld.com

La intensidad de la luz requerida para leer datos de un disco óptico puede verse drásticamente reducida usando fotones entrelazados – de acuerdo con un físico del Reino Unido. La idea, que tiene que verificarse experimentalmente, podría permitir que se almacenase más información en CDs o DVDs y llevaría a nuevos tipos de medios de almacenamiento óptico re-escribible.

El entrelazamiento es una propiedad mecánico-cuántica que permite a las partículas tener una relación mucho más estrecha de lo permitido en la física clásica. Un famoso ejemplo de esto es la correlación Einstein-Podolsky-Rosen (EPR) entre la posición y momento de pares de fotones. Esto es distinto a la luz láser usada para leer discos ópticos convencionales, los cuales no tienen una correlación tan fuerte entre fotones.

Entrelazamiento cuántico


La luz EPR puede crearse en el laboratorio, y Stefano Pirandola de la Universidad de York, en el Reino Unido, ha calculado que podría ofrecer una nueva forma de leer datos de discos ópticos. Pirandola llegó a la idea cuando consideraba una memoria que constase de una colección de células, cada una con dos reflectividades posibles. Una reflectividad más alta representa un “1”, y una reflectividad menor un “0”.

Midiendo intensidades

En su sistema propuesto, la luz impacta en la célula de memoria y un detector registra la intensidad de la luz reflejada. La luz también se envía directamente desde la fuente al detector, creando modos “de reposo” auxiliares que pueden mejorar la lectura de células aprovechando posibles correlaciones entre las señales. “No sabemos si es necesario el modo de reposo o no”, admite Pirandola.

Cree que la ganancia de información – la diferencia entre la información extraído por una fuente EPR y las mejores clásicas – puede ser de casi el 100%. “Cuando es igual al 100%, indica que la fuente EPR recibe toda la información perfectamente, mientras que ninguna fuente clásica puede leer la memoria”.

En la mayor parte de situaciones, crear un sistema práctico basado en luz entrelazada es extremadamente difícil debido a que al interactuar con el entorno se pierde el entrelazamiento.  De acuerdo con el análisis de Pirandola, su sistema no debería sufrir tal destino. Los cálculos revelan que las medidas de la reflectividad de las células no se ven afectadas por fotones perdidos dentro del sistema que impactan en el detector después de ser dispersados por el entorno.

Poner la teoría en práctica

El mayor reto para construir un sistema real basado en los cálculos de Pirandola es crear una fuente adecuada EPR. Pero este obstáculo no es insalvable, dado que tales fuentes ya se están creando en muchos laboratorios de óptica cuántica. Esto se hace mediante un proceso conocido como conversión paramétrica a la baja, mediante el cual la luz procedente de una bomba láser impacta en un cristal especial “no lineal” para emitir pares de fotones entrelazados.

Pirandola cree que un sistema práctico podría emplear apenas unas decenas de fotones para leer cada célula. Sin embargo, esto no significa que se necesiten los caros detectores para contar fotones. En lugar de esto, la señal reflejada de las células puede combinarse con la de la bomba láser, antes de separarse en dos, cada una impactando en su propio fotodetector. “Gracias a esta configuración, la señal de entrada se amplifica a una macroscópica antes de medirse”, explica Pirandola.

Sin embargo, incluso si tal sistema se muestra mucho mejor para leer CDs y DVDs, su tamaño y coste de fabricación lo hacen poco práctico para esta aplicación. La mayor barrera es la realización de fuentes eficientes y pequeñas de luz EPR. “Una tecnología prometedora es la emisión de dos fotones a partir de semiconductores”, dice Pirandola. “[Tal fuente] puede generar fotones correlados a una tasa muy alta, y también ser miniaturizadas”.

Resultados inesperados

Un investigador sorprendido por los resultados de los cálculos de Pirandola es Seth Lloyd del MIT: “El esquema considerado está muy cerca de la iluminación cuántica, y hemos verificado que la iluminación cuántica no funcionaría mejor para la detección que los esquemas clásicos”.

Dice que el trabajo de Pirandola es muy importante, ya que proporciona un raro ejemplo de medida mecánico-cuántica que es significativamente superior a una clásica.

El trabajo de Pirandola se describe en Phys. Rev. Lett. 106 090504.


Autor: Richard Stevenson
Fecha Original: 16 de marzo de 2011
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Comment (1)

  1. Información Bitacoras.com…

    Valora en Bitacoras.com: Artículo escrito originalmente por Richard Stevenson el 18 de marzo de 2011 y publicado en physicsworld.com La intensidad de la luz requerida para leer datos de un disco óptico puede verse drásticamente reducida usando fotone…..

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