En laboratorio, luz y sonido se acoplan con fuerza en fibra óptica

La luz que viaja por una fibra óptica suele encontrarse con cada vibración del vidrio una sola vez y luego sigue su camino. En ese único paso, lograr un intercambio intenso entre luz y vibración es extremadamente difícil. En el Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz y en la Universidad Leibniz de Hannover, el equipo dirigido por Birgit Stiller lo ha conseguido ahora dentro de una fibra enfriada, por primera vez, y el trabajo se publica en Nature Physics.

El término es «acoplamiento fuerte»: un intercambio cuántico entre dos sistemas que se produce más rápido que el ruido que lo destruiría. La información se transmite antes de perderse por pérdidas y decoherencia, es decir, la deriva que hace que las ondas dejen de oscilar al unísono. Hasta ahora, este régimen solo se había alcanzado en cavidades optomecánicas, que los autores comparan con pistas de carreras, donde la luz da hasta un millón de vueltas y se encuentra una y otra vez con las mismas vibraciones. Una fibra es una autopista: la luz cruza las vibraciones una sola vez.

La interacción es la dispersión Brillouin estimulada, en la que la luz de la fibra se acopla con las vibraciones acústicas del vidrio. El equipo enfrió la fibra a 4 K y trabajó sin ningún resonador óptico ni mecánico. Su prueba es un hueco en la respuesta espectral. Laura Blázquez Martínez, primera autora del estudio, explica que ese hueco, la señal más clara del acoplamiento fuerte, normalmente solo es visible en resonadores. La nueva técnica de medición lo hace visible en una fibra, y los autores la presentan como una prueba de concepto.

Qué cambia y para quién. Las fibras ya transportan la mayor parte del sistema de telecomunicaciones, y Stiller las presenta como una plataforma para mediciones cuánticas que ya está instalada. El equipo las considera enlaces entre ordenadores cuánticos y, en el futuro, procesadores cuánticos en sí mismos. No se anuncian dispositivos, calendarios ni socios comerciales. El trabajo es un paso en el laboratorio, y los investigadores lo reconocen.

Los límites están en el entorno y en la escala. La medición se realizó a 4 K, una temperatura criogénica, en un solo paso por la fibra. El equipo no dice si el efecto se ha reproducido fuera de su propio experimento, ni en condiciones más cercanas a las de una red de telecomunicaciones. Los autores señalan también la masa de la fibra, muy superior a la de los microrresonadores utilizados hasta ahora, como una vía para estudiar propiedades cuánticas de objetos más grandes. Esa cuestión sigue abierta.