✨︎ Resumen (TL;DR):
- Científicos de Rochester diseñaron un láser que manipula fonones mediante una nanoesfera levitada para sincronizar vibraciones acústicas.
- El nuevo dispositivo elimina el ruido térmico y funciona con compresión de dos modos, un hito físico publicado este 30 de marzo.
- La tecnología sentará las bases para construir brújulas invulnerables a la guerra electrónica que no dependerán de satélites.
Científicos de la Universidad de Rochester y el Instituto de Tecnología de Rochester (RIT) construyeron el primer láser de fonones que controla partículas de sonido en lugar de luz. El avance, publicado el 30 de marzo en la revista Nature Communications, promete sentar las bases para sistemas de navegación inmunes a los bloqueos de señal.
Un fonón es la unidad cuántica de la vibración o el sonido, equivalente a lo que es un fotón para la luz. Para controlarlos, el equipo dirigido por el físico Nick Vamivakas atrapó una nanoesfera de sílice en un vacío utilizando el rayo enfocado de una pinza óptica.
Al manipular las oscilaciones mecánicas de esta partícula, los investigadores lograron que los movimientos se sincronizaran. El resultado es una salida coherente que imita el comportamiento de un láser convencional.
La innovación principal del hardware radica en el squeezing o compresión, una técnica que elimina el ruido térmico que afecta a todos los sistemas mecánicos.
“Al empujar y tirar de un láser de fonones con luz de la manera correcta, podemos reducir esa fluctuación del láser de fonones significativamente”, explicó Vamivakas.
Brújulas cuánticas y el fin de la dependencia del GPS
El equipo de Rochester y el investigador de óptica cuántica Mishkat Bhattacharya demostraron la primera versión del dispositivo en 2019. Ahora, el diseño evoluciona al combinar por primera vez la emisión láser con la compresión de dos modos en un sistema fonónico.
Las especificaciones de la investigación, financiada por la National Science Foundation, revelan detalles operativos técnicos:
- Por debajo de su umbral de operación, los modos de oscilación permanecen en estados térmicos normales.
- Al superar el umbral, el sistema transita hacia un comportamiento láser estable.
- El dispositivo genera una fuente brillante de fonones correlacionados clásicamente con un nivel de ruido casi nulo.
Esta drástica reducción de ruido permite sacar la tecnología del laboratorio. Vamivakas indicó que el dispositivo posibilitará “mediciones puntuales y precisas de la gravedad y otras fuerzas”, un requisito central para la navegación inercial.
Actualmente, múltiples grupos militares y civiles desarrollan posicionamiento libre de satélites debido a la vulnerabilidad del GPS ante la guerra electrónica. El objetivo de la industria es fabricar brújulas cuánticas.
Sobre el futuro del proyecto, Vamivakas señaló estar “intrigado por ver si el láser de fonones podría ser un paso hacia este tipo de sistemas”.
La estabilización cuántica del sonido marca un progreso tangible hacia infraestructuras de posicionamiento autónomas, solucionando desde la física fundamental uno de los mayores riesgos de la ciberseguridad global.
