Investigadores han creado un chip compacto que manipula información cuántica basada en la luz con una precisión extraordinaria, impulsando el desarrollo de tecnologías fotónicas y cuánticas de próxima generación
Ilustración artística de un chip fotónico valletrónico para el procesamiento de información. Crédito: Dr. Chi Li
Scitechdaily.com
Universidad de Monash/27 de mayo de 2026
¿Y si los ordenadores pudieran procesar información utilizando luz en lugar de electricidad? Investigadores de la Universidad de Monash afirman haber dado un paso importante hacia ese futuro con un nuevo y diminuto chip capaz de generar, controlar y leer señales luminosas, todo en un mismo dispositivo.
El avance se centra en un campo emergente conocido como «valleytrónica», que busca almacenar y procesar información utilizando propiedades cuánticas en materiales avanzados. Los científicos han visto desde hace tiempo esta tecnología como una posible vía hacia una computación más rápida, un menor consumo de energía y sistemas de comunicación más potentes. Sin embargo, un gran desafío ha frenado su desarrollo: nadie había logrado combinar con éxito todas las funciones clave en una única plataforma compacta.
El equipo de Monash afirma haber resuelto ya ese problema
En un estudio publicado en Nature Photonics , investigadores demostraron un circuito a nanoescala capaz de crear señales luminosas especializadas, dirigirlas con precisión y convertirlas en señales eléctricas en el mismo chip. El dispositivo utiliza el "grado de libertad de valle", una propiedad cuántica presente en ciertos materiales que permite codificar información de maneras que la electrónica convencional no puede.
A diferencia de los chips informáticos tradicionales, que dependen del movimiento de electrones a través de circuitos, los sistemas fotónicos utilizan la luz para transmitir datos. Dado que la luz viaja más rápido y genera menos calor, los investigadores creen que las futuras tecnologías fotónicas podrían mejorar drásticamente la velocidad de procesamiento y, al mismo tiempo, reducir el consumo energético en centros de datos, sistemas de IA y redes de comunicación.
La autora principal, la Dra. Chi Li, afirmó que la nueva plataforma supera un obstáculo importante en la investigación de la valletrónica.
“Hasta ahora, podíamos generar o detectar estas señales, pero no hacerlo todo en un dispositivo integrado”, dijo el Dr. Li.
“Lo que hemos creado es un sistema completo integrado en un chip que puede crear, enrutar y leer esta información con gran precisión.”
Los materiales ultrafinos permiten nuevas capacidades
Esta tecnología combina materiales ultrafinos, de tan solo unos pocos átomos de espesor, con nanoestructuras diseñadas conocidas como metasuperficies, que pueden manipular la luz a escalas menores que el grosor de un cabello humano.
El Dr. Kaijian Xing, coautor principal del estudio, explicó que el equipo utilizó un método de apilamiento por capas para combinar estos materiales sin dañar su delicada estructura, un problema que ha complicado los intentos anteriores de construir dispositivos prácticos de valletrónica.
“Empleamos un método de apilamiento sencillo para integrar materiales ultrafinos con metasuperficies, superando los desafíos técnicos del crecimiento directo de materiales en estructuras fotónicas y permitiendo nuevos avances en la valletrónica”, dijo el Dr. Xing.
Uno de los aspectos más importantes del sistema es que funciona a temperatura ambiente. Muchas tecnologías cuánticas experimentales requieren entornos extremadamente fríos para funcionar, a menudo utilizando equipos de refrigeración complejos y costosos. Al evitar esas condiciones, el dispositivo de Monash resulta mucho más práctico para aplicaciones reales.
El chip también demuestra un nivel de miniaturización que podría ayudar a que las futuras tecnologías salgan de los laboratorios de investigación y se incorporen a los dispositivos comerciales.
¿Por qué es importante la computación basada en la luz?
El Dr. Haoran Ren, autor principal del estudio, becario del programa ARC Future Fellow y líder del Grupo NanoMeta de Monash, afirmó que la investigación podría contribuir al desarrollo de una nueva generación de tecnologías fotónicas compactas y programables.
“Este es un paso importante hacia tecnologías escalables basadas en chips que utilizan luz en lugar de electricidad para procesar información”, dijo el Dr. Ren.
“Los dispositivos fotónicos utilizan la luz para lograr anchos de banda masivos, velocidades de transmisión de datos ultrarrápidas y un menor consumo de energía, por lo que lo que hemos logrado tiene un gran potencial para aplicaciones en computación cuántica , imágenes avanzadas y sistemas de comunicación óptica de próxima generación.”
Para demostrar las capacidades del chip, los investigadores codificaron y procesaron dos imágenes separadas simultáneamente, demostrando que el sistema puede gestionar múltiples flujos de información al mismo tiempo.
El profesor Stefan A. Maier, director de la Escuela de Física y Astronomía y del Laboratorio de Nanofotónica de Monash, afirmó que este trabajo representa un paso importante para convertir la valletrónica en una tecnología práctica.
“Este es un paso importante hacia sistemas valletrónicos totalmente integrados”, dijo el profesor Maier. “Al combinar luz y materiales cuánticos en un chip, podemos acceder a nuevas formas de codificar y procesar información”.
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Referencia:
“Un nanocircuito optoelectrónico de valle programable en un chip” por Chi Li, Kaijian Xing, Wenhao Zhai, Luca Sortino, Andreas Tittl, Igor Aharonovich, Michael S. Fuhrer, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Qingdong Ou, Zhaogang Dong, Stefan A. Maier y Haoran Ren, 25 de mayo de 2026, Nature Photonics .
Financiación: Consejo Australiano de Investigación
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Fuente:
