Científicos han demostrado la transferencia de vórtices ópticos entre diferentes transiciones energéticas en un sistema cuántico de tres niveles basado en iones de erbio (Er³⁺) dopados en un cristal de granate de itrio y aluminio (YAG). Este avance permite manipular la topología de la luz en el régimen de la óptica cuántica, abriendo nuevas vías para el control de la información cuántica y el desarrollo de dispositivos fotónicos avanzados.

El experimento se centró en la interacción de la luz con los iones Er³⁺:YAG, que poseen una estructura de niveles de energía adecuada para crear un sistema de tres niveles tipo lambda. Al excitar el material con láseres que portan vórtices ópticos, los investigadores lograron transferir la información topológica (el número de carga topológica del vórtice) de un fotón a otro, incluso cuando estos fotones correspondían a transiciones energéticas distintas dentro del ion. Esto se consiguió controlando la dispersión de la luz en el medio, lo que es crucial para mantener la coherencia del vórtice.

Este trabajo es significativo porque la capacidad de transferir y controlar vórtices ópticos en sistemas cuánticos es fundamental para la codificación de información en múltiples dimensiones. Los vórtices ópticos, con su momento angular orbital bien definido, ofrecen un grado de libertad adicional para la manipulación de qubits y qudits. La demostración en un sistema de estado sólido como el Er³⁺:YAG es prometedora para la integración en tecnologías cuánticas compactas y escalables, con potenciales aplicaciones en computación cuántica, comunicación cuántica segura y sensores cuánticos de alta precisión.