Un equipo internacional ha demostrado que la luz solar natural puede generar pares de fotones entrelazados cuánticamente, un proceso que hasta ahora se consideraba exclusivo de los láseres de alta potencia. El avance, publicado en la revista científica Optica, reduce drásticamente las necesidades energéticas para futuras tecnologías cuánticas basadas en fotónica.
La superación del dogma láser en la óptica cuántica
Durante años, la comunidad científica ha dado por sentado que la preparación de estados cuánticos de la luz exigía fuentes coherentes, es decir, láseres capaces de mantener las ondas sincronizadas con picos y valles perfectamente predecibles. Sin embargo, ese requisito de alta coherencia conlleva un consumo energético masivo debido a la necesidad de mantener sistemas complejos y temperaturas ultracrías. Investigadores de la Universidad de Ottawa en Canadá, junto con equipos del Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz (MPL) en Alemania, han demostrado que la luz solar puede generar fotones entrelazados con una eficacia comparable a la de los métodos láser tradicionales.
El proyecto parte de una premisa teórica y experimental previa desarrollada por el grupo de física liderado por Robert Boyd en la Universidad de Ottawa. En trabajos anteriores, los científicos utilizaron diodos emisores de luz (LED), una fuente incoherente, para producir fotones entrelazados en polarización. Aquella prueba inicial estableció un principio clave: la luz puede estar desordenada en una característica —como las direcciones en las que viaja— y aun así crear fotones entrelazados a través de otra propiedad, como la polarización.
Cheng Li, investigador y autor principal del estudio, citado por SciTechDaily y ScienceDaily, señaló que el entrelazamiento cuántico es crucial para aplicaciones como la comunicación segura, la detección ultraprecisa y la computación de alto rendimiento.
Al dar el salto del LED a la luz solar, los investigadores se enfrentaron a un obstáculo mayor. La radiación solar no solo es incoherente en el tiempo y el espacio, sino que además se dispersa en múltiples direcciones y contiene un amplio espectro cromático.
Concentración solar y conversión paramétrica descendente espontánea
En esta técnica óptica convencional, un haz de bombeo interactúa con un cristal no lineal para provocar que los fotones individuales se dividan en pares que adquieren propiedades cuánticas entrelazadas.
El desafío práctico residía en concentrar suficiente luz solar sobre un cristal no lineal de apenas un milímetro de tamaño. Hanieh Fattahi y su equipo en el Instituto Max Planck para la Ciencia de la Luz resolvieron el problema mediante el diseño de un concentrador solar de vidrio. El dispositivo utiliza una lente de Fresnel del tamaño de una ventana doméstica para capturar la radiación y canalizarla a través de una fibra óptica tan delgada como un cabello humano, dirigiéndola con precisión hacia el diminuto cristal.
Según explicaron los autores del estudio publicado en la revista Optica, el montaje experimental se diseñó de manera específica para que las variaciones de color y dirección de propagación no afectaran la polarización resultante.
Cheng Li, de la University of Ottawa, explicó que diseñaron su montaje experimental de tal manera que las diferencias introducidas por los distintos colores y direcciones de propagación no influyeran en la polarización de los fotones.
Resultados experimentales y viabilidad de la tecnología
Durante las pruebas al aire libre realizadas en las instalaciones del instituto alemán en agosto de 2026, el equipo analizó los estados cuánticos mediante tomografía de estados. El análisis reveló que el entrelazamiento obtenido a partir de la luz solar era idéntico en un 94 por ciento a un estado perfectamente entrelazado, mostrando además correlaciones que infringen la desigualdad de Bell.
Este rendimiento demuestra que el desorden espacial y temporal de la luz solar no impide la creación de estados cuánticos de alta calidad, siempre y cuando la polarización permanezca ordenada en su dirección de oscilación. El hallazgo elimina una de las barreras teóricas más arraigadas en la física óptica y abre horizontes de eficiencia energética muy relevantes para los sistemas del futuro.
Aplicaciones espaciales y el futuro de la computación cuántica
A medida que la computación cuántica y las redes de comunicación ultrasegura crecen en escala, la dependencia de láseres refrigerados y de alto consumo eléctrico se perfila como un cuello de botella logístico y medioambiental. El nuevo enfoque impulsado por la luz natural ofrece una vía directa para mitigar esta carga energética.
Cheng Li, de la University of Ottawa, en declaraciones difundidas por Interesting Engineering, indicó que esta tecnología podría permitir algún día que los satélites crearan claves de cifrado seguras utilizando la luz solar ya abundante en el espacio, lo que reduciría la necesidad de láseres a bordo y de gran parte del hardware de soporte.
Mientras el equipo investigador continúa trabajando en la mejora de la luminosidad y la optimización del brillo para convertir el prototipo en un producto comercializable sobre el terreno, la comunidad científica valora el impacto de prescindir de hardware láser pesado en misiones espaciales dedicadas a la criptografía cuántica.
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