Investigadores de la Universidad de Varsovia logran que átomos de rubidio capten señales de radio convirtiéndolas directamente en luz infrarroja. Una puerta abierta a la comunicación cuántica.
En un laboratorio de la Universidad de Varsovia, una nube invisible de átomos de rubidio baila al compás de tres rayos láser. No hay cables, ni circuitos, ni antenas metálicas. Solo un vapor atómico suspendido en el vacío. Y, sin embargo, ese conjunto de partículas puede escuchar señales de radio y traducirlas en luz.
Así comienza un nuevo capítulo en la historia de la detección electromagnética. El equipo liderado por Michał Parniak, junto a Sebastian Borówka, Mateusz Mazelanik y Wojciech Wasilewski, ha construido el primer receptor de radio totalmente óptico, basado en las propiedades cuánticas de los átomos de Rydberg.
Los resultados, publicados en Nature Communications (2025), podrían redefinir la forma en que recibimos, calibramos y medimos ondas de radio.
De las antenas metálicas a la “aurora cuántica”
Durante un siglo, toda comunicación inalámbrica —de la radio AM al Wi-Fi— ha dependido del mismo principio: una antena metálica que capta las vibraciones del campo electromagnético y las transforma en una señal eléctrica.
El problema es que cualquier antena interfiere con lo que mide: absorbe parte de la energía y altera el propio campo que intenta registrar.
El nuevo dispositivo polaco elimina ese límite: no hay metal, ni corriente eléctrica. Solo luz.
En lugar de una antena, el equipo usa una celda de vidrio con vapor de rubidio.
Tres láseres actúan como metrónomos ópticos, excitando los electrones de los átomos hasta órbitas altísimas —los llamados estados de Rydberg—, donde los electrones son tan sensibles que una leve microonda puede alterar su trayectoria.
Cuando eso ocurre, los electrones “caen” y emiten luz infrarroja, cuya fase y amplitud replican exactamente las de la señal de radio que los perturbó.
Es decir, los átomos funcionan como una antena y un mezclador óptico a la vez.
El Dr. Parniak lo describe con poesía:
“En lugar de cables y transistores, tenemos una aurora boreal artificial, una danza sincronizada de átomos que traduce el lenguaje de las microondas al idioma de la luz.”
El reloj cuántico detrás del experimento
Para lograr esa “danza” sin descompases, los físicos debieron construir un sistema de láseres ultraprecisos estabilizados en cavidades ópticas —tubos de vacío con espejos que reflejan la luz miles de veces—.
Cada láser vibra a una frecuencia exacta, como una cuerda de violín perfectamente afinada.
Esa estabilidad es crucial: cualquier variación mínima alteraría la fase de la señal registrada.
Por eso, los investigadores desarrollaron un sistema de heterodinaje óptico, en el que comparan la luz emitida por los átomos con una referencia generada en un cristal no sensible a las microondas.
El resultado es una medición directa y precisa de la amplitud y fase de las ondas de radio, sin contacto físico ni perturbación electromagnética.
Una antena sin antena
El corazón del experimento —la celda de rubidio— no contiene ningún componente conductor.
Esto la hace casi “invisible” para las ondas que mide, permitiendo una detección indetectable.
En el futuro, el receptor podría miniaturizarse hasta un simple engrosamiento en una fibra óptica.
Por esa misma fibra circularían tanto los láseres que excitan los átomos como la luz infrarroja que transporta la señal demodulada.
Así, las mediciones podrían realizarse a metros de distancia del campo observado, abriendo posibilidades para calibración precisa, exploración espacial o vigilancia encubierta.
Aplicaciones: del laboratorio al espacio
Los posibles usos de este receptor óptico son tan amplios como su principio es elegante.
Los físicos ya trabajan con la Agencia Espacial Europea (ESA) para adaptar el sistema a satélites de observación, donde su ligereza, sensibilidad y autonomía lo hacen ideal.
También podría servir para medir campos de microondas en física cuántica, calibrar equipos de telecomunicación o desarrollar radares no invasivos.
Si un grupo de átomos puede escuchar el aire sin tocarlo,
¿cuánto falta para que nuestras comunicaciones sean completamente ópticas —y cuánticas— desde su origen?
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