💡 Resumen (TL;DR):
- Investigadores del MIT crearon dispositivos que emiten miles de rayos láser desde un chip hacia el espacio libre.
- Estas estructuras logran velocidades de escaneo 50 veces mayores que los sistemas actuales.
- El hardware impulsará el escalado de la computación cuántica, los sistemas lidar y la impresión 3D.
Investigadores del MIT y diversas instituciones aliadas presentaron una nueva clase de dispositivos fotónicos que proyectan miles de rayos láser desde un chip hacia el espacio libre con alta precisión. La investigación, publicada hoy en la revista Nature, resuelve una barrera técnica histórica de la fotónica integrada y permite escalar su producción empleando procesos de fundición CMOS estándar.
Las rampas fotónicas son microestructuras que se curvan hacia arriba desde la superficie del chip, simulando el diseño de una rampa de esquí. Están fabricadas con dos capas de distintos materiales: nitruro de silicio y nitruro de aluminio.
Ambos componentes se expanden a ritmos diferentes cuando el chip se enfría durante la fabricación, provocando que se doblen hacia arriba aproximadamente 90 grados.
En la placa, los waveguides canalizan la luz hacia estas estructuras, mientras los moduladores encienden y apagan los haces rápidamente para escanear el entorno. Cada dispositivo ocupa menos de 0.1 milímetros cuadrados, vibra a tasas de kilohercios y emite haces de banda ancha.
Según el documento, este sistema alcanza velocidades de escaneo más de 50 veces superiores a las de los espejos microelectromecánicos de última generación.
“En un chip, la luz viaja en cables, pero en nuestro mundo normal de espacio libre, la luz viaja por donde quiere. La interfaz entre estos dos mundos ha sido un desafío durante mucho tiempo”, explicó Henry Wen, científico del Laboratorio de Investigación de Electrónica del MIT y coautor del estudio.
“Pero ahora, con esta nueva plataforma, podemos crear miles de rayos láser controlables individualmente que pueden interactuar con el mundo exterior al chip en un solo disparo”, detalló Wen.
Miniaturización extrema y salto cuántico
Para probar la viabilidad del hardware, el equipo proyectó imágenes a todo color que miden la mitad de un grano de sal. Sus dimensiones son tan exactas que 30,000 píxeles de esta matriz caben en el espacio que ocupan solo dos píxeles de la pantalla de un smartphone actual.
- El sistema dirigió rayos láser para controlar quantum bits basados en diamantes.
- Los científicos consideran esta prueba como un requisito clave para operar computación cuántica escalable.
- El proyecto es resultado directo del Quantum Moonshot Program.
Dirk Englund, profesor del MIT y autor principal de la investigación, lideró la arquitectura técnica junto a especialistas de la Universidad de Colorado Boulder, MITRE, los Laboratorios Nacionales Sandia y la Universidad de Arizona.
Los próximos objetivos técnicos incluyen escalar el sistema a matrices más grandes, probar su durabilidad física e integrar la tecnología en sistemas lidar compactos para robots pequeños.
“Imaginamos que esto abre la puerta a una nueva clase de capacidades de laboratorio en un chip y agentes micro-opto-robóticos definidos litográficamente”, afirmó Wen sobre las futuras aplicaciones comerciales del hardware.
