✨︎ Resumen (TL;DR):
- Stanford y el ISTA probaron un chip de silicio que separa modos de coherencia de una mezcla de luz.
- La comparación con una tomografía registró fidelidades de 97.8% y 99.9%.
- El ensayo no demostró mejoras en microscopios o telescopios; esas aplicaciones siguen en investigación.
Investigadores de la Universidad de Stanford y del Instituto de Ciencia y Tecnología de Austria (ISTA) probaron un chip fotónico de silicio que separa luz mezclada en modos de coherencia y dirige cada componente a una salida distinta. Los resultados se publicaron el 30 de octubre de 2026 en Nature Photonics y permiten estudiar relaciones entre ondas que una imagen basada solo en intensidad puede perder, aunque todavía no demuestran una mejora en microscopios o telescopios.
En el ensayo principal, el equipo combinó la luz de dos láseres y usó el circuito para identificar sus modos de coherencia. Una prueba separada examinó la separación de tres modos.
Un modo de coherencia es un componente de un campo luminoso que describe cómo se relacionan sus ondas. En una mezcla parcialmente coherente, esas relaciones existen en cierto grado, pero no son iguales en toda la luz.
El chip organiza la mezcla en salidas distintas cuyos modos dejan de estar correlacionados entre sí. Para conseguirlo, emplea una red de interferómetros, componentes que dividen y vuelven a combinar la luz. Un sistema de control ajusta la red automáticamente hasta dirigir cada modo a un canal diferente. Una vez configurado, el circuito deja esas salidas disponibles para procesamiento óptico posterior.
Shanhui Fan, profesor de Stanford y coautor del trabajo, explicó que el chip aprende los modos de un campo luminoso desconocido y los dirige físicamente a salidas separadas. Esa capacidad permite analizar la coherencia espacial de la luz y conservar sus componentes para tratarlos después.
Los modos de coherencia no corresponden necesariamente, uno a uno, a los láseres o a los objetos que originaron la mezcla. Bajo condiciones específicas, el trabajo mostró que dos haces espacialmente ortogonales y mutuamente incoherentes pueden separarse en salidas distintas incluso cuando se superponen en el espacio.
La prueba comparó los modos con una tomografía
El circuito principal se diseñó con nueve entradas ópticas. Los autores detallan que en los experimentos principales utilizaron una configuración efectiva de ocho entradas y dos salidas. Para comparar el método con una tomografía de referencia realizada en el mismo chip, limitaron la configuración a cuatro puertos de entrada.
En esa comparación, las fidelidades de los dos modos fueron 97.8% y 99.9%, respectivamente:
- Primer modo: 97.8%.
- Segundo modo: 99.9%.
Las cifras describen la coincidencia de los modos obtenidos con los de la tomografía de referencia. No representan el porcentaje de fotones recuperados ni una medida de la nitidez de una imagen.
En otro experimento, el equipo comprobó el funcionamiento con tres modos mediante un circuito reconfigurable de nueve por nueve (9 × 9). El estudio no atribuye a esa prueba las dos cifras de fidelidad anteriores.
Los dos láseres del ensayo principal operaron a una longitud de onda nominal de 1,534.65 nanómetros, dentro del infrarrojo según los métodos del estudio y la descripción difundida por Stanford. El comunicado del ISTA los describe como ultravioletas, una diferencia entre las descripciones de ambas instituciones.
Una cámara puede perder la relación entre ondas
Una cámara convencional registra la intensidad que llega a cada punto de su sensor. Si las señales de dos objetos se superponen, la imagen puede mostrar una sola mancha y dejar fuera información sobre la relación entre las ondas. El equipo probó con haces de láser una forma de acceder a parte de esa información adicional.
Stanford plantea que la técnica podría ayudar a distinguir partículas fluorescentes próximas en un microscopio. La universidad también informa que algunos integrantes del equipo colaboran con la NASA para estudiar si el método serviría para analizar la luz de galaxias lejanas.
Esas son aplicaciones en investigación, no resultados del ensayo publicado. El experimento no presentó imágenes de partículas fluorescentes ni observaciones astronómicas obtenidas con el chip.
El chip todavía debe probarse con señales reales
El sistema de laboratorio combina el circuito con electrónica de control y un montaje óptico. El ISTA prepara una nueva generación de chips y trabaja en diseños más rápidos, con más modos, además de un posible microscopio junto con biólogos de la institución.
Por ahora, el resultado está acotado a la separación y el análisis de modos en un montaje de laboratorio con luz láser. Los desarrollos anunciados todavía deben mostrar cómo se comporta el método ante señales débiles y muestras reales, antes de valorar su uso en microscopía o astronomía.
