¿Cómo está cambiando la fotónica nuestra forma de interactuar con la luz?

La fotónica tiene sus raíces en el desarrollo de la teoría cuántica de la luz a principios del siglo XX. En el año 1905, Albert Einstein propuso la teoría del efecto fotoeléctrico, explicando cómo la luz puede ser considerada como partículas llamadas fotones. Este concepto fue fundamental para entender la dualidad onda-partícula de la luz y sentó las bases de lo que hoy en día conocemos como fotónica.

Posteriormente, en 1960 el físico norteamericano Theodore Harold Maiman desarrolló el láser, marcando un hito al permitir la manipulación precisa de la luz y dando origen a una nueva era en la tecnología de la comunicación, la medicina y otros campos.

¿Qué aplicaciones tiene la fotónica en nuestras actividades cotidianas?

La fotónica es una disciplina fundamental que influye en múltiples aspectos de la tecnología y la ciencia. El estudio y aplicación de la luz y sus propiedades abarca desde la generación, emisión, transmisión y detección de luz, hasta su manipulación a través de diferentes medios. Actualmente, la fotónica está presente en áreas tan diversas como las comunicaciones, la medicina, la defensa y seguridad o el entretenimiento:

• Telecomunicaciones: La fotónica es crucial en las telecomunicaciones modernas, especialmente en la transmisión de datos a través de fibras ópticas. Las señales de luz transmitidas por estas fibras permiten una comunicación rápida y de alta capacidad a largas distancias con mínima pérdida de señal.
• Medicina y biología: tanto para las terapias con láser como para el diagnóstico médico por resonancia magnética (MRI) o la tomografía de coherencia óptica (OCT).
• Defensa y seguridad: con uso para la cartografía y el monitoreo del terreno a través de herramientas como el LIDAR (Light Detection and Ranging) o para comunicaciones seguras.
• Entretenimiento: la fotónica es la base de las populares tecnologías LED y OLED presentes ya en la gran mayoría de pantallas. Además, muchas tecnologías de realidad virtual y aumentada hacen uso de la fotónica para la creación de imágenes de alta calidad.

Retos de la fotónica

Son varios los retos a los que la fotónica debe hacer frente para poder maximizar todo su potencial. Estos van desde la miniaturización e integración de componentes fotónicos en chips electrónicos de manera eficiente, hasta la reducción de costes de producción, pasando por la mejora de la eficiencia energética de los dispositivos fotónicos o la escalabilidad de su producción.

Con todo ello, se espera que la tecnología fotónica pueda tener un gran impacto en los siguientes campos que actualmente un gran interés investigador:

1. Computación Fotónica: La integración de componentes fotónicos en procesadores y circuitos promete superar las limitaciones de velocidad y eficiencia energética de la electrónica tradicional, abriendo la puerta a una nueva generación de supercomputadoras y dispositivos móviles con mayor rendimiento del actual.
2. Comunicaciones Cuánticas: La fotónica cuántica es crucial para el desarrollo de redes de comunicación ultra seguras basadas en el principio del entrelazamiento cuántico.
3. Tecnologías de Energía Renovable: Los avances en la fotónica pueden mejorar la eficiencia de las celdas solares y otras tecnologías de energía renovable, contribuyendo a una transición más rápida hacia fuentes de energía sostenibles y ayudando a mitigar el cambio climático.
4. Biomedicina y Diagnóstico: La fotónica podrá revolucionar la medicina con técnicas de imagen avanzadas y terapias basadas en luz, incluyendo desde la mejora en la precisión de diagnósticos hasta el desarrollo de nuevas modalidades de tratamiento mínimamente invasivas.
5. Internet de las Cosas (IoT): la fotónica permitirá un mayor ancho de banda en las comunicaciones entre los dispositivos IoT. Las redes fotónicas pueden ofrecer la alta velocidad y baja latencia necesarias para soportar el creciente número de dispositivos conectados.
6. Vehículos Autónomos: gracias a los sensores ópticos avanzados para detección y comunicación, la fotónica ofrecerá una navegación más precisa y segura a los vehículos autónomos. Además, se facilitará el procesamiento rápido de datos a través de interconexiones ópticas en los sistemas de Inteligencia Artificial del vehículo.

Uso de la fotónica en ARQUIMEA

ARQUIMEA Research Center, el centro de investigación del grupo ARQUIMEA ubicado en Canarias, cuenta con un orbital dedicado a la investigación en el campo de la Cuántica que cuenta con líneas de investigación en fotónica. Desde ARQUIMEA Research Center se desarrollan desde sistemas de comunicación de gran ancho de banda para enlaces de comunicación intersatelitales, hasta arquitecturas de coprocesamiento empleando tecnología fotónica para acelerar las rutinas de la Inteligencia Artificial. Nuestro objetivo es crear versiones miniaturizadas de sistemas fotónicos que puedan satisfacer las demandas de la sociedad más allá del entorno de laboratorio donde los enormes beneficios de la luz puedan jugar un papel clave.

 

Además, todos los proyectos de ARQUIMEA Research Center pertenecen al proyecto QCIRCLE, cofinanciado por la Unión Europea y que tiene como objetivo la creación de un centro de excelencia científica en España.

 

“Financiado por la Unión Europea. No obstante, los puntos de vista y opiniones expresados son responsabilidad exclusiva del autor y no reflejan necesariamente los de la Unión Europea y ni la Unión Europea ni la autoridad que concede la subvención pueden considerarse responsables de los mismos.»