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Energia

Laser caótico para comunicações seguras

Redação do Site Inovação Tecnológica - 29/06/2011

Laser caótico para comunicações seguras
Um microlaser de pontos quânticos emite luz que é deliberadamente enviada de volta para o laser por meio de um espelho. Isso distorce a operação do laser de tal modo que sua emissão se torna caótica.
[Imagem: Ferdinand Albert]

Criptografia caótica

Físicos da Universidade de Wurzburg, na Alemanha, criaram um microlaser caótico.

Embora a comportada forma de emissão de luz coerente dos lasers seja seu grande trunfo, os pesquisadores afirmam que um laser de funcionamento caótico pode ser muito útil.

"Este caos é extremamente interessante de um ponto de vista da física fundamental," explica o Dr. Stephan Reitzenstein. "Ele poderá ser usado no futuro para a construção de amplificadores e chaves", que são elementos fundamentais na transmissão de dados por fibras ópticas.

E mais: dois microlasers caóticos separados podem trocar um feedback negativo para gerar uma sincronização da sequência de pulsos, criando uma nova forma de transmissão de dados mais segura, com um nível adicional de criptografia gerada pelo próprio meio de transmissão.

Laser caótico

A chave do microlaser caótico está no desvio de uma parte da luz que ele emite, que é enviada de volta ao interior do laser por meio de um espelho.

Isso gera um processo de emissão de luz "fora de ordem", fazendo com que o microlaser emita os fótons em uma sequência de pulsos caótica, totalmente aleatória.

Os microlasers são formados por uma complexa estrutura em camadas feitas com uma sequência precisa de materiais semicondutores.

Bem no centro dessa pilha, são colocadas nanoestruturas capazes de emitir luz, chamadas pontos quânticos.

"Os fótons emitidos pelos pontos quânticos são acoplados ao modo de emissão do laser com probabilidade extremamente alta, podendo assim ser usados para uma operação muito eficiente do laser," diz Reitzenstein.

Isso significa que o microlaser é altamente sensível à quantidade e fótons presentes no ressonador - mesmo a emissão de um único fóton pode gerar confusão no funcionamento do laser.

Os cientistas capturam esses fótons e os enviam de volta para o microlaser usando um espelho, garantindo que a confusão permaneça, mantendo um funcionamento totalmente caótico.

Laser de pontos quânticos

O grupo usou apenas 10 pontos quânticos, o que exige uma corrente na casa dos microamperes. Nos lasers semicondutores tradicionais, são necessárias correntes na faixa dos miliamperes e entre 1.000 e 10.000 pontos quânticos.

Há uma corrida mundial em busca do "laser final", que possa usar um único ponto quântico como meio de ganho.

"Nós agora estamos preparando experimentos para sincronizar dois lasers tão longe quanto permite o limite quântico de apenas um fóton se movendo para frente e para trás," diz o pesquisador. "Se conseguirmos, estaremos um passo mais próximo do entendimento dos fundamentos da sincronização e de uma nova forma segura de transmissão de dados."

Para que os microlasers caóticos tornem-se práticos, contudo, eles precisarão antes ficarem mais quentes: no estágio atual, eles funcionam a -150 graus Celsius.

Bibliografia:

Artigo: Observing chaos for quantum-dot microlasers with external feedback
Autores: Ferdinand Albert, Caspar Hopfmann, Stephan Reitzenstein, Christian Schneider, Sven Höfling, Lukas Worschech, Martin Kamp, Wolfgang Kinzel, Alfred Forchel, Ido Kanter
Revista: Nature Communications
Data: 21 June 2011
Vol.: 2, Article number: 366
DOI: 10.1038/ncomms1370






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