Un nuevo método para detectar las propiedades de estabilidad de los dispositivos ópticos

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En las fibras ópticas, en los chips y en otros dispositivos que guían la luz, las pequeñas imperfecciones pueden dispersar los fotones y alterar sus trayectorias. Un nuevo estudio presenta un método que revela las propiedades que permiten que la luz exhiba un comportamiento ondulatorio resistente a este tipo de imperfeencias en determinados sistemas. Este método puede acelerar los trabajos de búsqueda de nuevos tipos de tecnología electrónica y óptica, y contribuir al desarrollo de dispositivos cuánticos más fiables.

En el trabajo publicado en Physical Review Letters, investigadores del Instituto Real de Tecnología (KTH) presentan un chip programable capaz de detectar y medir las “características topológicas”, es decir, las propiedades de comportamiento de las ondas que permanecen inalteradas incluso cuando se modifica el sistema.

El profesor asociado de KTH, Ali Elshaari, afirma que comprender estas características puede ayudar a que los dispositivos sigan funcionando a pesar de sus defectos.

Elshaari afirma que las propiedades topológicas pueden hacer que los materiales sean extraordinariamente estables. “Al explicar la topología a los estudiantes, comienzo con un nudo en una cuerda,” afirma. “Puedes estirarla, doblarla o sacudirla; el nudo permanece en su lugar hasta que cortas la cuerda.”

Los físicos han descubierto que algunos materiales y dispositivos presentan nudos similares en la forma en que las ondas atraviesan su interior.

El autor principal del estudio, Andrea Cataldo, estudiante de doctorado en KTH, afirma que tal determinación resulta atractiva para tecnologías que deben funcionar a pesar del ruido y los defectos, como la electrónica del futuro y los dispositivos cuánticos.

En el mundo real, todo sistema pierde un poco de energía”, dice Cataldo. “Por eso necesitamos encontrar formas de estudiar estas propiedades en condiciones realistas.

Este chip basado en luz puede imitar a los sistemas que pierden energía y revelar directamente sus propiedades ocultas de estabilidad, afirma.

Según Cataldo, el chip fue capaz de distinguir de forma fiable los estados “nudosos” (topológicos) de los ordinarios. Además, identificó un punto especial denominado punto crítico, donde los sistemas que pierden energía presentan un comportamiento inusual.

“Para trabajar con un sistema con pérdidas en el chip sin perder realmente la señal, utilizamos un truco matemático”, afirma. Los investigadores luego comparan la luz con haces de referencia, un enfoque que comparan con afinar un instrumento según un tono de referencia.

“Esto nos permite incluso leer la información que normalmente la pérdida de energía habría ocultado”, afirma.

Como el chip es programable, se pueden probar muchos escenarios diferentes en un único dispositivo.

Andrea Cataldo et al. Lectura interferométrica de la topología del espacio de momentos en un circuito fotónico disipativo programable, (2026). DOI: 10.1103/xkht-64kc En DOI: 10.48550/arxiv.2609.38352

Proporcionado por: Instituto Real de Tecnología (KTH)

Licenciatura en Ciencias de la Vida y Ecología. Cuenta con experiencia previa en laboratorios de microbiología y cuenta con experiencia en la industria farmacéutica, además de haber trabajado en los sectores del petróleo, el gas y las energías renovables. Ver perfil completo →

Licenciatura en biología matemática y máster en escritura creativa. Posee perspectivas originales sobre la ciencia y el lenguaje, y ha viajado mucho. Ver perfil completo →

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