La ingeniería de la luz cuántica estructurada está redefiniendo las fronteras de la comunicación segura y la computación. Investigadores, incluyendo científicos de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), han logrado transformar fotones en mensajeros ultraseguros capaces de transportar una cantidad de información sin precedentes. Este avance, detallado en un reciente estudio, promete revolucionar la tecnología del futuro.
Este progreso, destacado en una revisión publicada en Nature Photonics, fusiona la ciencia de la información cuántica con patrones de luz diseñados meticulosamente en el espacio y el tiempo. El resultado son fotones que pueden llevar mucha más información, superando las limitaciones de los métodos tradicionales. Se anticipa un impacto profundo en la seguridad de las comunicaciones y la eficiencia de los sistemas de computación.
La información cuántica se codifica tradicionalmente en qubits, estados bidimensionales. La luz cuántica estructurada introduce los qudits, permitiendo múltiples dimensiones de información en un solo fotón. Esta capacidad expandida no solo mejora la seguridad al dificultar la interceptación. También abre nuevas vías para el procesamiento de datos complejos, un pilar de la ciencia de la información cuántica.
Fotones multidimensionales: el motor de la seguridad y eficiencia
Los fotones multidimensionales son la clave de esta transformación. Al controlar varias propiedades de la luz simultáneamente —polarización, modos espaciales y frecuencia— los científicos pueden crear estados cuánticos de alta dimensión. Esto reemplaza los qubits estándar por qudits, que amplían drásticamente las capacidades de los sistemas cuánticos.
En la comunicación cuántica, estos fotones de alta dimensión aumentan la seguridad al empaquetar más información en cada partícula de luz. También permiten que múltiples canales de comunicación operen simultáneamente, mejorando la tolerancia a errores y el ruido de fondo, según detalló un informe de ScienceDaily de enero de 2026. Para la computación, la luz estructurada puede simplificar diseños de circuitos y acelerar el procesamiento.
Avances en imagen, sensórica y materiales
Más allá de la comunicación y la computación, la luz cuántica estructurada impulsa el progreso en imagen y medición. Se han logrado técnicas de resolución mejoradas, como el microscopio cuántico holográfico, que obtiene imágenes de muestras biológicas delicadas. Además, sensores extremadamente sensibles ahora dependen de las correlaciones cuánticas.
Esta tecnología puede simular sistemas cuánticos complejos, ayudando a modelar interacciones moleculares y guiando el descubrimiento de nuevos materiales. El profesor Andrew Forbes, de la Universidad de Witwatersrand y autor clave de la revisión, señala que ‘la adaptación de los estados cuánticos ha cobrado impulso, mostrando su potencial completo’.
Hace dos décadas, el conjunto de herramientas para esto era prácticamente inexistente. Hoy, ya existen fuentes de luz cuántica estructurada en chip que son compactas y eficientes, capaces de crear y controlar estados cuánticos complejos.
Adam Vallés, del Grupo de Óptica de la UAB, subraya que ‘estamos en un punto de inflexión: la luz cuántica estructurada ya no es solo una curiosidad científica, sino una herramienta con potencial real’. Destaca la contribución de la UAB, con avances como la teletransportación estimulada de información cuántica y la distribución de claves cuánticas robustas.
La trayectoria de la luz cuántica estructurada, desde la curiosidad científica hasta una herramienta práctica, es un testimonio del rápido avance en la física cuántica. Si bien persisten desafíos, como el alcance de la transmisión a larga distancia, la investigación actual promete superar estas barreras.
La capacidad de manipular fotones para codificar información multidimensional no solo augura un futuro de comunicaciones inquebrantables. También abre una nueva era en la computación, la medicina y la ciencia de los materiales, donde lo imposible se vuelve tangible.
