Científicos logran generar luz terahertz con materiales topológicos y abren la puerta a una nueva era ultrarrápida en tecnología

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Un equipo de investigación del Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, CAS, en China, ha anunciado un avance revolucionario en el campo de la óptica cuántica: mediante el uso de materiales topológicos integrados en resonadores nanométricos, lograron generar frecuencias terahertz —hasta ahora muy difíciles de alcanzar— a través de un proceso de generación de armónicos de alto orden (HHG, por su sigla en inglés) que incluyó tanto armónicos pares como impares. ScienceDaily

El problema técnico que se enfrentaba consistía en que la mayor parte de los materiales presentan una simetría tal que sólo permiten la generación de armónicos impares —lo que limitaba la potenciación de nuevas frecuencias útiles en la banda terahertz. Sin embargo, mediante la combinación de resonadores tipo “split ring” y capas ultrafinas de materiales como Bi₂Se₃ o heteroestructuras de van der Waals (InₓBi₁₋ₓ)₂Se₃, los investigadores pudieron romper esa barrera de simetría. ScienceDaily

Los datos experimentales señalan que se alcanzaron conversión de frecuencia entre 6.4 THz (en armónico par) y 9.7 THz (en armónico impar), lo que marca un récord para esta clase de sistemas. Este hito no sólo valida predicciones teóricas de años, sino que también abre nuevas rutas para la creación de fuentes de luz terahertz compactas, sensores ultrarrápidos y componentes optoelectrónicos de última generación. ScienceDaily

Desde una perspectiva tecnológica, las implicaciones son múltiples. Primero, la banda terahertz se considera “el hueco” entre el infrarrojo lejano y las microondas, con aplicaciones potenciales en comunicaciones inalámbricas ultra rápidas, imágenes médicas avanzadas y sistemas de radar de alta resolución. Segundo, este tipo de resonadores y materiales topológicos podrían converger con tecnologías cuánticas en desarrollo, abriendo un puente entre fotónica, electrónica cuántica y materiales exóticos. Tercero, al tratarse de un avance en manipulación de luz y materia a escala nanométrica, su desarrollo apunta hacia dispositivos más pequeños, eficientes y con mayor integración que los existentes actualmente.

Por supuesto, hay matices. Aunque el experimento demuestra viabilidad, estamos aún en una fase de desarrollo temprano: la transición de laboratorio a producto comercial siempre implica retos de fabricación, estabilidad, coste y escalabilidad. También se plantea el reto de cómo incorporar esta tecnología en sistemas prácticos que compitan con los métodos convencionales. Pero el valor del anuncio reside en enviar una señal fuerte a la comunidad científica: el paradigma tecnológico cuántico‑óptico avanza más rápido de lo habitual.

Para México y América Latina este tipo de avances también tienen relevancia: aunque la inversión en tecnologías de estado del arte puede ser menor que en EUA o Asia, la posibilidad de participar en cadenas de valor globales (por ejemplo, en sensores, telecomunicaciones o investigación aplicada) existe si se fomentan políticas públicas de ciencia y alianzas internacionales. La universidad, el sector público y la industria tecnológica pueden observar este tipo de logros como indicadores de hacia dónde se orienta la “corriente de fondo” del desarrollo tecnológico global.

En conclusión, este logro de generar luz en la banda terahertz usando materiales topológicos es un paso significativo hacia dispositivos más rápidos, compactos y versátiles. Representa también un eslabón entre la ciencia de materiales cuánticos, la óptica avanzada y las telecomunicaciones del futuro. No es el anuncio de un producto inmediato, pero sí una advertencia de que el futuro tecnológico —ya no tan lejano— está en transición.