Un grupo de investigación desarrolla un sistema por el cual se emite luz apta para telecomunicaciones a partir de iones de tierras raras.
La mayoría de las comunicaciones a través de Internet realizadas en nuestros días ocurren gracias a la fibra óptica, que ha permitido mejorar sustancialmente el ancho de banda y evitar las pérdidas por interferencias. Actualmente se trabaja en la optimización de la computación cuántica y los bloques encargados de transmitir la información conforme a sus leyes, llamados qubits (abreviado del inglés Quantum bits, bits cuánticos).
Se busca mejorar la gestión de la información de los qubits y permitir una transmisión eficiente, rápida y fiable. Al unir centros de computación mediante qubits, se crearía una red cuántica que podría transmitir información de la misma forma que lo hacen las redes ópticas hoy, mediante el conocido como entrelazamiento cuántico.
Para conseguirlo, se pueden utilizar dos métodos. En el primero de ellos, se utilizan iones que permiten una codificación de los estados del qubit según estén en estado excitado o fundamental. Además, al referirnos a un sistema cuántico, cabe la superposición entre estos dos estados. En el segundo, los qubits pueden quedar atrapados en un sólido o cristal. Si dos de estos sólidos se juntan, los qubits pueden interaccionar, consiguiendo así el efecto deseado. Sin embargo, existen ciertos problemas que hay que solucionar para evitar la desintegración de los qubits y generar comunicaciones fidedignas.
Para todo ello, se viene experimentando desde hace unos años con cristales de tierras raras. Aquí, los qubits son más estables, pudiendo ser utilizados para el propósito que nos ocupa.
Un grupo de científicos ha publicado un estudio en el que iones de erbio excitados emiten fotones aptos para las telecomunicaciones. En el experimento, las partículas se enfrían a $6.5 \: \mathrm{K}$ y quedan entre dos espejos, uno plano y otro cóncavo. Ambos son movibles en las tres dimensiones del espacio. Para excitar los iones, se utiliza un láser y los efectos se recogen mediante un detector que da cuenta de la fluorescencia de los iones. Cuando los iones se excitan, pasa un tiempo hasta que vuelven a su estado fundamental, emitiendo un fotón. Es crucial saber si cada fotón proviene de un solo ion o no y esto se ha podido conocer mediante la saturación del laser.
Los resultados obtenidos muestran que la interacción entre los fotones y la materia es muy alta. Por otra parte, se ha comprobado que cada fotón proviene de un solo ion, pues solo se emite uno cada vez. Además, también se ha dividido la emisión del ion entre dos detectores y, en todas las ocasiones se ha encontrado un solo ion en uno de los detectores, confirmando así la hipótesis preliminar.
A la vista de los resultados del estudio, se ha demostrado que es posible aislar en una fibra un ion de una tierra rara. Por otra parte, se ha demostrado que estos iones pueden caracterizar qubits. Este descubrimiento abre una nueva aproximación a la computación cuantica, con qubits asociándose y formando redes. Los iones utilizados emiten fotones con características compatibles con la transferencia de información y comunicaciones, además de permitir un emparejamiento estable entre ellos. Esto permitiría generar redes cuánticas o mejorar los equipos que tenemos en nuestro haber.