Las aplicaciones concretas más comunes de la física cuántica se asocian a sectores industriales como la fabricación de chips y ordenadores. Sin embargo, recientes investigaciones sobre óptica cuántica han permitido que la medicina, y más en concreto el diseño de láseres médicos, acabe de dar un paso de gigante para poder beneficiarse de esta tecnología más pronto que tarde.
Efectivamente, un equipo internacional liderado por la Universidad de València (UV) ha formulado una teoría que permitirá diseñar láseres basados en física cuántica. Esta propuesta –bautizada ecuación maestra coherente- detalla cómo se comportan los láseres pulsados basados en materiales rápidos y, además, confirma sus efectos de coherencia cuántica. Es decir, la capacidad de los electrones del material y de la luz de oscilar al unísono durante un tiempo.
Esta tipología de láseres es capaz de emitir pulsos de luz intensos de una milmillonésima parte de segundo de duración a un ritmo constante. Este hecho tiene –y tendrá- un gran impacto tecnológico y científico.
Los investigadores han llevado a cabo experimentos con láseres basados en semiconductores con el objetivo, entre otros, de superar las limitaciones de su teoría que, hasta ahora, no podía explicar el comportamiento de estos láseres cuando la respuesta del medio amplificador es rápida respecto a la frecuencia de repetición de los pulsos. Además de superarlas, la ecuación maestra coherente ha permitido explicar los efectos coherentes cuánticos observados por experimentos previos.
Germán J. de Valcárcel Gonzalvo, catedrático de Óptica de la Universitat de València y coordinador del equipo de investigación internacional, ha declarado "la nueva teoría abre las puertas a explotar la rica fenomenología de estos efectos en el diseño de nuevos tipos de láser ML, que podrían dar lugar a nuevas funcionalidades y usos, especialmente en áreas como la metrología de precisión o las comunicaciones ópticas".
Cabe destacar que el trabajo forma parte de los objetivos del proyecto 'Dinámica no lineal y fluctuaciones cuánticas de cavidades ópticas' (Proyecto de Investigación de Excelencia FIS2017-89988P del Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades).
Un breve recordatorio de los láseres pulsados
Recordemos que los láseres pulsados Mode-Locked (ML) tienen multitud de aplicaciones médico-quirúrgicas, como la microscopia o la espectroscopia. Así mismo, los orígenes de los láseres ML se remontan prácticamente al mismo nacimiento del láser en 1960. Sin embargo, no fue hasta el año 1975 cuando se dispuso de una teoría sencilla y predictiva de su comportamiento denominada ecuación maestra, gracias a Hermann A. Haus. Su aplicación a multitud de tipos de láser ML se ha llevado a cabo con éxito y con todas las garantías desde entonces hasta la actualidad.