Uno de los grandes desafíos de la ciencia física es lograr que distintos sistemas interactúen entre sí, ya que habitualmente esta comunicación disminuye hasta anularse a medida que se alejan. Para resolverlo, un equipo del Laboratorio de Redes Fotónicas del Departamento de Física (DFI) de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas (FCFM) de la Universidad de Chile logró desarrollar moléculas fotónicas capaces de guiar la luz en trayectos largos, creando verdaderos “puentes de luz” en el interior de un chip óptico.
Este estudio abre la puerta para elaborar sistemas complejos de computación basada en luz, haciendo el procesamiento mucho más rápido. El líder de la investigación; Rodrigo Vicencio, académico de la FCFM e investigador del Instituto Milenio de Investigación en Óptica (MIRO), explica que este logro ofrece una nueva solución para que sistemas fotónicos inicialmente desacoplados puedan, en un instante deseado, conectarse para compartir energía o información.
"Conseguir un acoplamiento a larga distancia es una solución tecnológica ya que permite conectar distintos procesos ópticos que ocurren en distintos lugares dentro de un chip fotónico", destaca el académico de la FCFM. Asimismo, agrega que la inclusión de estos acoplamientos permite transformar las propiedades de transporte de un sistema, logrando, por ejemplo, que un bloque que antes irradiaba energía ahora sea capaz de atraparla.
Tecnología única en América Latina
Si bien el proyecto contó con la colaboración de la Universidad ITMO de San Petersburgo (Rusia) para los cálculos numéricos, el diseño y el trabajo experimental se ejecutaron íntegramente en la Universidad de Chile. Esto fue posible gracias a que la FCFM alberga el único laboratorio de redes fotónicas en toda América Latina equipado con la técnica de escritura por láser de femtosegundos, tecnología que permite esculpir diminutas guías de luz (fibras ópticas) dentro de materiales transparentes como el vidrio.
Tras casi dos años de desarrollo, en los cuales se fabricaron sistemas fotónicos en el laboratorio y se testearon moléculas de distintos tamaños con diversos láseres, el equipo logró hallar la red específica para probar el concepto. Actualmente, los investigadores ya trabajan en nuevas aplicaciones de estas estructuras, incluyendo sistemas capaces de controlar pérdidas de energía, separar la luz según su color y conectar distintas partes de chips de manera programable.
La trastienda de la publicación científica, titulada “Long-Range Evanescent Coupling through Photonic Molecules”, revela un intenso trabajo de co-creación en los laboratorios de Beauchef. El avance liderado por el profesor Vicencio se materializó gracias al empuje de los estudiantes de postgrado del DFI-FCFM Romina Abarca, quien asumió la compleja fabricación física y caracterización de las guías de ondas, y Diego Román, encargado de ejecutar los modelos computacionales críticos para respaldar y validar cada una de las observaciones experimentales.
Con este hito consolidado y el respaldo de la ciencia internacional, el Laboratorio de Redes Fotónicas ya fija la mirada en sus próximas fronteras. El equipo trabaja actualmente en el desarrollo de estructuras capaces de controlar de forma absoluta las pérdidas de energía, separar la luz según su color y conectar distintas partes de los chips ópticos de manera completamente programable. Son los desafíos futuros de una tecnología nacida en Chile que promete expandir los límites, la velocidad y la eficiencia de la computación del mañana.