Controlar con precisión extrema la luz láser es una necesidad en los sistemas de computación cuántica más prometedores, como los que usan átomos atrapados. Hasta ahora, hacerlo requería equipos voluminosos y costosos, muy lejos de poder integrarse en chips compactos. Sin embargo, un equipo de investigadores liderado por la Universidad de Colorado en Boulder, en colaboración con Sandia National Laboratories, ha logrado desarrollar un modulador óptico de fase tan pequeño que es casi 100 veces más delgado que un cabello humano. Y no sólo destaca por su tamaño: también puede fabricarse en masa usando tecnología de semiconductores convencional.Este dispositivo tiene la capacidad de modificar con precisión la frecuencia de los láseres, algo fundamental para interactuar con los qubits basados en átomos o iones. Cada uno de estos qubits necesita un láser con una frecuencia extremadamente precisa, a menudo ajustada con tolerancias de milmillonésimas de porcentaje. Generar esas frecuencias con exactitud y eficiencia es uno de los mayores desafíos para escalar la computación cuántica, y este nuevo chip representa un avance decisivo en esa dirección.Vibraciones microscópicas para controlar la luzEl funcionamiento del chip se basa en un principio fascinante: genera vibraciones a frecuencias de microondas que oscilan miles de millones de veces por segundo. Esas vibraciones se utilizan para modificar la fase de un haz de luz láser, permitiendo crear nuevas frecuencias de luz de manera eficiente y estable.Esta modulación de fase no es un capricho tecnológico; es una herramienta imprescindible para comunicar las instrucciones que los sistemas cuánticos necesitan para operar. Es como si cada láser fuera una voz en un coro que debe seguir una melodía perfectamente afinada. Si hay desafinaciones, el resultado es un cálculo cuántico fallido.Hasta ahora, las herramientas que permitían este nivel de control eran grandes, consumían mucha energía y requerían ajustes manuales. La solución propuesta en este estudio consume 80 veces menos energía que los moduladores comerciales actuales. Esta reducción no sólo disminuye el consumo eléctrico, sino que también permite minimizar la generación de calor, algo crucial cuando se quieren instalar miles de estos dispositivos en un espacio reducido.Escalabilidad a través de la tecnología CMOSUno de los aspectos más relevantes del desarrollo es que se fabrica utilizando tecnología CMOS, la misma que se emplea para crear los chips de ordenadores y teléfonos. Esto significa que el proceso es altamente escalable y estándard, sin necesidad de fabricar componentes a mano o depender de configuraciones ópticas voluminosas.La fabricación CMOS ha demostrado su eficiencia para producir millones de unidades idénticas, como sucede con los transistores en los procesadores. Aplicar este modelo a la fotónica cuántica podría ser tan trascendental como fue el paso de los tubos de vacío a los transistores en la electrónica clásica. El equipo de investigación ve este avance como un primer paso hacia una «revolución de los transistores» ópticos, un cambio de paradigma que permitirá construir circuitos fotónicos complejos en chips minúsculos.Un sistema integrado para el futuro cuánticoEl nuevo chip no es una pieza aislada. Los investigadores están trabajando en la integración de múltiples funciones en un solo dispositivo: generación de frecuencias, filtrado y modelado de pulsos láser. Al concentrar todas estas tareas en una única plataforma, se allana el camino hacia circuitos fotónicos integrados capaces de manejar miles de qubits de manera coordinada y eficiente.Para entender su importancia, basta imaginar la diferencia entre una computadora antigua que ocupaba una habitación entera y un teléfono inteligente actual. La miniaturización, combinada con la integración de funciones, permitió ese salto. Lo mismo podría ocurrir con la computación cuántica gracias a chips como este.De los laboratorios a las empresas cuánticasEste desarrollo no se quedará en el ámbito académico. El equipo está colaborando con empresas que fabrican computadoras cuánticas para probar el chip en entornos reales, concretamente en sistemas que utilizan átomos atrapados. Según Jake Freedman, uno de los líderes del proyecto, este chip representa una de las últimas piezas necesarias para lograr una plataforma fotónica verdaderamente escalable.Con este tipo de tecnologías, la computación cuántica da un paso firme hacia su consolidación como herramienta accesible y potente. Aún falta camino por recorrer, pero los avances como este demuestran que la ingeniería y la ciencia siguen encontrando formas creativas de superar los límites físicos y prácticos del presente.La noticia Un chip óptico mil veces más pequeño que un cabello humano allana el camino para la computación cuántica escalable fue publicada originalmente en Wwwhatsnew.com por Natalia Polo.