A medida que las tecnologías de comunicación tradicionales enfrentan cuellos de botella de seguridad debido a las limitaciones de la física clásica, la comunicación cuántica, que aprovecha las propiedades cuánticas de la luz y utiliza fotones individuales como portadores de información, se está convirtiendo en una dirección clave para impulsar el desarrollo de sistemas de comunicación seguros. Un equipo de investigación de la Universidad de Kioto ha publicado recientemente sus últimos resultados en la revista Science Advances. Al introducir defectos en un semiconductor bidimensional y aplicar un campo magnético externo, lograron una mejora significativa en la eficiencia de emisión de fotones únicos, abriendo así un nuevo camino para el desarrollo de dispositivos de información cuántica.
La investigación se centró en un semiconductor monocapa de diseleniuro de tungsteno, con un espesor de apenas unos pocos átomos. El equipo introdujo defectos específicos en el material mediante tratamiento térmico, lo que permitió que los excitones (pares electrón-hueco) quedaran confinados y emitieran únicamente fotones individuales. En los experimentos, los investigadores midieron las características de luminiscencia en un entorno de -265°C y descubrieron que la aplicación de un campo magnético débil podía aumentar considerablemente la intensidad de la emisión. Medidas adicionales de correlación de fotones confirmaron que la luz emitida presentaba un fenómeno de antibunching, demostrando que los fotones se emitían de uno en uno, y que la regulación mediante el campo magnético podía optimizar este proceso. "El efecto del campo magnético no solo valida la viabilidad del semiconductor bidimensional como fuente de fotones únicos, sino que también revela su potencial para mejorar la eficiencia mediante regulación externa", señaló el líder del equipo, Kazunari Matsuda.
Este logro resuelve el problema central de la eficiencia y la controlabilidad de las fuentes de emisión de fotones únicos en la tecnología de comunicación cuántica. La investigación demuestra que los semiconductores bidimensionales, bajo la influencia de un campo magnético, pueden lograr simultáneamente un control preciso de la emisión de fotones y una optimización del rendimiento, proporcionando una solución innovadora para construir dispositivos de información cuántica seguros y compactos. El equipo de investigación planea explorar más a fondo el impacto de diferentes intensidades de campo magnético y estructuras de material en las características de emisión, con el fin de impulsar la transición de esta tecnología hacia aplicaciones prácticas.
