El primer transistor completamente óptico basado en polaritones

Las comunicaciones ópticas son una realidad desde hace 30 años, pero la computación completamente óptica (que eliminaría del todo la optoelectrónica) es una utopía que no acaba de encontrar su presente. Llevo 20 años oyendo hablar de ella como si estuviera a punto de salir al mercado, pero aún falta algo. Quizás lo que falta es un transistor completamente óptico que sea compatible con la tecnología actual de semiconductores. Una vía prometedora se aprovechar la interacción entre polaritones y excitones, y los llamados polaritón-excitones. Me ha gustado leer en ArXiv la primera propuesta firme de un transistor completamente óptico basado en polaritón-excitones. El gran problema de los dispositivos que usan efectos ópticos no lineales es que requieren mucha potencia (o energía), pero la nueva propuesta parece resolver este asunto, aunque de forma parcial, ya que la energía de activación del nuevo transistor es de solo unos nanojulios. Además, el uso de excitones facilita la integración con tecnología semiconductora convencional en chips mixtos optoelectrónicos. ¿Qué futuro tiene esta nueva propuesta? Sobre el papel todo huele muy bien, pero con los años ya no me creo nada. Las conclusiones del artículo lo venden como la octava maravilla, pero yo, no sé, no acabo de creérmelo. Espero equivocarme. Dario Ballarini et al., “All-optical polariton transistor,” ArXiv, Subm. 19 Jan 2012.

¿Qué son los polaritones y los excitones? En física cuántica una cuasipartícula es algo que se comporta como una partícula pero no es una partícula. En un sólido, un electrón es una partícula, pero la ausencia de un electrón, un hueco, se comporta igual que un electrón pero con carga opuesta. La vibración elemental de la estructura cristalina de un sólido también se comporta como una cuasipartícula, un fonón. La excitación elemental del campo de espines de los electrones de un sólido se comporta como un magnón. Un par de Cooper en un superconductor es una cuasipartícula formada por el acoplamiento mutuo entre dos electrones de tal forma que su función de onda común se comporta como la de una partícula. De igual forma, un excitón es el resultado del acoplamiento electrostático entre un electrón y un hueco. Y un polaritón es el resultado del acoplamiento entre un campo electromagnético y un dipolo eléctrico o magnético; un polaritón-excitón es el polaritón en el que un excitón actúa como dipolo eléctrico; un polaritón-magnón es el polaritón en el que un magnón actúa como dipolo magnético. La física cuántica permite que un objeto cuántico se comporte como lo haría una partícula de tal forma que a ciertas escalas es imposible saber que no es una partícula, aunque a escalas más pequeñas se observe que en realidad no lo es.

La ventaja de los polaritón-excitones es que permiten acoplar de forma natural campos electromagnéticos (luz) con campos eléctricos (corrientes eléctricas). La gran desventaja es que se requiere mucha energía, comparada con la energía “natural” de un fotón de un sólido, para que se forma un polaritón. La polaritónica es para los polaritones lo que la electrónica es para los electrones (y huecos). Los dispositivos polaritónicos actúan en un régimen intermedio entre los fotónicos y los electrónicos, por lo que permite acoplar los unos con los otros. El problema es que este acoplamiento requiere que la parte electrónica trabaje a alta frecuencia (microondas o submicroondas) y que la parte óptica (fotónica) trabaje a alta potencia, por lo que sus aplicaciones se limitan a sistemas de radares y a sistemas de microondas vía satélite. Aún así, el primer transistor polaritónico supone un gran avance y tiene un futuro ciertamente prometedor (otra cosa es que no todas las promesas acaban cumpliéndose).

10 pensamientos en “El primer transistor completamente óptico basado en polaritones

  1. Supongo que estos transistores ópticos funcionan en modalidad digital y no como amplificadores de señal.

    • Leo, supones mal; los transistores ópticos funcionan como cualquier transistor y pueden ser usados tanto en el modo de “amplificación” (control de una señal intensa mediante una señal débil) como en el modo de “conmutación” (conmutación “digital” de un señal intensa mediante una señal débil). En realidad ambos modos son la misma cosa.

      • No son la misma cosa.

        La conmutación digital casi siempre, y sobre todo la optima, esta producida por un fenómeno no-lineal típicamente producido por realimentacion positiva (Como en el diodo Tunel), o por simple sistema cuántico de niveles discretos, punto.

        La amplificación, por un fenómeno lineal (Por ejemplo, aumenta la probabilidad de emisión estimulada, Lasser).

        Hace años deje de seguir la pista a los ‘transistores ópticos pues son parecidos a la fusión oficial del hidrógeno :

        ‘La gran promesa’ que nunca se cumple.

        Los ‘switches’ ópticos, conmutados a ON o a OFF (De modo persistente, memorización, realimentacion positiva) por intensos pulsos de luz.

        La verdad es que creo que esto será como ‘las memorias de burbujas magnéticas’, tecnología ‘Lady Gaga’ que nunca superara a sus rivales.

        La electrónica , por ejemplo, hace poco trajo Francis un dispositivo, el memristor, barre en velocidad y baja energía a todos estos sistemas.

        Supongo que en el fondo es un simple compromiso físico.

        La energía de las partículas elementales (O cuasi-particulas) usadas.

        A mas energía, mas velocidad, pero mas requisitos de energía para conmutar.

        A estas alturas, 2012, desconfió totalmente de que ningún ‘computador óptico’, supere a una simple memoria Flash de 16 Gbytes, o a Celulas trabajando a 24 Ghz de reloj interno.

        Si se llega a un ‘computador óptico’, seguramente sera uno que trabaje con partículas elementales cuyos campos EM sean del rango óptico.

        Pero serán electrones o positrones los elementos de tales Switches.

        J.

      • pueden oscilar señal analógica o amplificarla, pueden conmutar señal binaria o trinaria. Pero la alta frecuencia prescinde del silicio y precisa arseniuro de galio encareciendo la electrónica, la alta potencia en óptica sube el consumo eléctrico. Tal cual: son más rápidos pero no son más frío eficientes, no son viables si son mas caros. Los estudiaré con más detenimiento cuando pueda.

  2. _____________________________________________________________
    BP excluida de las sanciones en el embargo contra Iran, Repsol, Enietc NO
    —————————————————————————————————

    El embargo de EU y Europa contra Iran tiene como consecuencia tres naciones perjudicadas, cual son España, Italia y Grecia, y dos petroleras REPSOL y ENI ambas en el punto de mira de una adquisición a buen precio por parte de alguna de las tres grandes de la elite angloamericana (EXXON, SHELL, BP). BP, con intereses en Irán, sera también perjudicada ….algo que no interesa a la misma Élite que promovió el embargo. La solucion es clara: excluir a BP “por el articulo 33” del embargo.

    Y así es, tal y como lo divulga Press TV (TV Irani).

    http://www.presstv.ir/detail/222661.html

    Para que de estos detalles no se entere la gente, lo cual quedaria fatal, el gobierno del Reino Unido, ya ha censurado mediante una prohibicion la cadena satelite PRESS TV.

    http://www.voltairenet.org/Le-Royaume-Uni-suspend-la-liberte
    __________________________________________________________-

    Nos están preparando una tercera guerra mundial, a la que nos van a llevar los sionistas, los mismos que dominan EEUU y la UE.

    Nos han arruinado, nos han envenenado el aire (Desde 2000 estan los ‘ChemTrails’, yo no los prestaba atencion hasta hace un año, en MAdrid, que lo vi con mis propios Ojos, desde Barajas a la Puerta del Sol, ¿Que avion hace ese trayecto?, 200 metros sobre el suelo, 45 minutos sin disiparse).

    Nos han metido en guerras asesinas contra pueblos indefensos como Afganistan , Irak, Libia, a los que han echado Uranio, Fosforo, Armas Quimicas.

    Y el gran negocio para la Elite Sionista, la que domina nuestros pueblos de borregos, viene a mas.

    No me gusta meter esto en un foro de Ciencia, pero llevamos un siglo pasado de horror por los criminales Sionistas.

    ¿Que país prohibió por Ley el Interés Bancario?, La Alemania Nazi.

    Perdio.

    Saludos.

  3. De ese documento, algunos nombres:

    Hay gente ‘De la ciencia’ y Universidades, ojo :

    a).- Carme Chacon Piqueras, Minister for Defence; former Minister of Housing; former First Vice-President of the Spanish Parliament, Madrid
    b).- Mario Vargas Llosa, Writer and Member of the Royal Spanish Academy, Madrid
    c).- *Alfonso Cortina, Vice Chairman of Rothschild Europe; Senior Advisor for Spain and Latin America of Rothschild; Senior Advisor for Spain of Texas Pacific Group; Member of the Board of Directors of Mutua Madrileña; Member of the International Advisory Board of Allianz AG, Madrid
    d).- Nemesio Fernandez-Cuesta, Executive Director of Upstream, Repsol-YPF; former Chairman, Prensa Española, Madrid
    e).- Ana Patricia Botin, Executive Chairman, Banesto; Vice Chairman, Urbis; Member of the Management Committee, Santander Group, Madrid
    f).- Pedro Miguel Echenique, Professor of Physics, University of the Basque Country; President, Foundation Donostia International Physic Center (DIPC); former Basque Minister of Education, San Sebastian
    g).- *Antonio Garrigues Walker, Chairman, Garrigues Abogados y Asesores Tributarios, Madrid
    h).- Esther Giménez-Salinas, Rector, Ramon Llull University; Professor of Criminal Law, ESADE Law School, Ramon Llull University, Barcelone

    Y en la primera pagina: DAVID ROCKEFELLER Founder and Honorary Chairman
    ———————————————————————

    Los marcados con asterisco (*), son del *Executive Committee” de la trilateral, como Garrigues Walker o Alfonso Cortina.

    O, por cierto, *Mugur Isarescu, Governor, National Bank of Romania, Bucharest; former Prime Minister.

    Rumania, un país arruinado (Sueldos medios de 100 euros, pero precios como españoles), pero el director de su banco central, ya es del ‘executive’ de la Trilateral.

    Este es ‘el mundo libre’, su ‘ciencia’, incluida.

    Recuerdo mis años de matrices, transformadas, densidades de portadores (De huecos, como bien dice Francis, pseudoparticulas), de principios de mecánica cuántica, de relatividad, de electromagnetismo, de física del estado solido, de Solitones (Un tipo especial de fotones acoplados en fibras).

    Corría el año 1980 y entonces, esto era solo ‘propaganda antisemita’, cosa de primitivos y violentos ‘nostalgicos’.

    Por supuesto, el ‘holocausto’, habia ocurrido, claro, Ana Frank, etc. etc. etc.

    Solo hace unos años lo he sabido, prohibió por ley el interés bancario. Nadie nos lo contó.

    Internet ha cambiado todo.

    “Pedro Miguel Echenique, Professor of Physics”, Dios………….

  4. Espero que Francis sea demasiado escéptico, y que los transistores ópticos se abran camino. Ya no recordaba todo el asunto de la cuasipartículas cuánticas, desde 4º de carrera en la asignatura de estado sólido no lo he tocado más, lo encuentro impresionante, como toda la mecánica cuántica.

    Respecto a los comentarios de Javier, he estado a punto de no decir nada, pero deploro el uso de un blog científico para hacer política, para eso hay infinidad de blogs donde verter opiniones, y lo deploro muy especialmente cuando las ideas políticas expuestas hacen apología de la guerra y demonizan ¡a todo un pueblo! … lamentable.

    Saludos.

    • Rockefeller, Rothschild y los Hannover-Windsor no son exactamente un pueblo el judío, no son una etnia semita, son clanes tribales que ahorcan la economía-mundo en pos de sus intereses y nos dejan en usar hidrocarburos hasta la última gota y luego volver a las cavernas si no obtienen nada mejor. Son una casta de ineptos comandando la democracia de la aristocracia y los derechos humanos de los osos panda WWF por sobre los de africanos, mongoles o esquimales.

  5. Hola,
    Quiero hacer notar que la ganancia en polaritones (parametric optical amplifier) había sido demostrada hace más de 10 años, con la misma ganancia que en este trabajo (misma muestra?).
    Que se necesita mucha energía, pues no lo comparto, ya que viendo otros trabajos: http://arxiv.org/pdf/1111.2915v1.pdf se puede ver que se puede conmutar con un solo fotón y muy rápido.
    Saludos.

Los comentarios están cerrados.