Investigadores de Stanford University desarrollaron un dispositivo nanométrico que opera a temperatura ambiente y entrelaza fotones con electrones usando luz retorcida. El avance, publicado en Nature Communications, podría eliminar la necesidad de enfriamiento criogénico en sistemas cuánticos y democratizar la tecnología cuántica.
Uno de los mayores obstáculos para que la computación y la comunicación cuántica salgan de los laboratorios especializados y lleguen al mundo real es, paradójicamente, la temperatura. La mayoría de los sistemas cuánticos actuales requieren operar cerca del cero absoluto, aproximadamente -273,15°C, para mantener la coherencia cuántica de sus qubits. Ese requisito convierte a las computadoras cuánticas actuales en infraestructuras enormes, costosísimas y limitadas a instalaciones especializadas. Un equipo de investigadores de Stanford University acaba de dar uno de los pasos más concretos para cambiar eso.
En un paper publicado en la revista Nature Communications, la científica de materiales Jennifer Dionne y el investigador postdoctoral Feng Pan reportaron el desarrollo de un dispositivo óptico nanométrico que realiza una operación fundamental de la comunicación cuántica a temperatura ambiente: el entrelazamiento del spin de fotones con el spin de electrones. Sin supercooling. Sin plomería criogénica. Solo un pequeño chip patterned operando a la temperatura normal de un laboratorio.
El principio físico detrás del dispositivo requiere comprender qué es la luz retorcida. Los haces de luz ordinarios tienen polarización, es decir, la dirección en la que oscila el campo eléctrico, pero normalmente no rotan mientras viajan. El dispositivo de Stanford, usando una nanoestructura de silicio especialmente diseñada, genera lo que los físicos llaman luz retorcida (twisted light): fotones que avanzan hacia adelante mientras también rotan, como un sacacorchos girando a lo largo de su propia longitud. Ese movimiento de rotación porta momento angular orbital, y el momento angular es exactamente el tipo de propiedad que los electrones pueden absorber.
Cuando esos fotones retorcidos impactan sobre una capa ultrafina de un material llamado disulfuro de molibdeno y selenio (MoSe2), un semiconductor bidimensional de apenas unos pocos átomos de espesor, transfieren su spin rotacional a los electrones del material. El giro del fotón se convierte en el spin del electrón. Dos partículas, una de luz y una de materia, quedan vinculadas en un solo estado cuántico. Eso es entrelazamiento, y es la base operativa de la comunicación cuántica.
Lo que hace singular al logro de Stanford es que este proceso ocurre sin necesidad de enfriar el sistema. Los MoSe2 son materiales que pertenecen a la familia de los dicalcogenuros de metales de transición (TMDCs), cristales que poseen propiedades cuánticas distintivas incluso a temperatura ambiente. La nanoestructura de silicio debajo actúa como guía y amplificadora de la torción de la luz, generando un acoplamiento de spin fotón-electrón suficientemente fuerte como para que el estado cuántico se estabilice antes de ser destruido por el calor del entorno.
«Todo se reduce a este material y nuestro chip de silicio», explicó Feng Pan en el comunicado oficial de Stanford. «Juntos, confinan y mejoran eficientemente el retorcimiento de la luz para crear un fuerte acoplamiento de spin entre fotones y electrones. Esto estabiliza el estado cuántico que hace posible la comunicación cuántica.»
Es importante ser precisos sobre qué significa este avance y qué no significa. El dispositivo de Stanford no es una computadora cuántica completa ni un procesador capaz de ejecutar algoritmos. Es un componente funcional de comunicación cuántica, específicamente un generador de qubits entrelazados a temperatura ambiente. La distinción es relevante: la parte de comunicación cuántica del ecosistema, que se ocupa de transmitir información de forma segura usando propiedades cuánticas, tiene distintos requisitos técnicos que la computación cuántica en sí. Y es precisamente en la comunicación donde este dispositivo abre una puerta nueva.
Para la comunicación cuántica, los qubits son el equivalente cuántico de los ceros y unos de la computación clásica, pero con una diferencia fundamental: pueden existir en superposición de estados. El spin de un qubit, como el spin de los electrones en este dispositivo, puede ser 0, 1, o ambos simultáneamente hasta que se mide. Esa propiedad es la que hace que la criptografía cuántica sea físicamente imposible de interceptar sin ser detectada, porque cualquier intento de medición colapsa el estado cuántico y deja una huella.
El equipo de Stanford tiene un próximo paso claro. Dionne y Pan trabajan actualmente en refinar el dispositivo y explorar otros TMDCs y combinaciones de materiales para lograr aún mayor rendimiento cuántico. Más importante aún, están analizando cómo integrar su dispositivo en redes cuánticas más grandes. Para eso, el campo necesitará nuevas fuentes de luz, moduladores, detectores e interconexiones compatibles con el nuevo chip, como reconoce la propia Dionne.
El impacto potencial de este tipo de tecnología es amplio. Por un lado, la posibilidad de operar sin infraestructura criogénica reduciría radicalmente los costos y la complejidad de los sistemas cuánticos. Por otro, abriría la puerta a integrar funcionalidades cuánticas en dispositivos más compactos y eventualmente portátiles. Los investigadores señalan aplicaciones potenciales en comunicaciones seguras, inteligencia artificial, sensing cuántico avanzado y plataformas de computación del futuro.
El paper fue publicado en Nature Communications en diciembre de 2025 y recibió amplia cobertura técnica. En mayo de 2026, el equipo presentó actualizaciones del trabajo en el contexto más amplio de los avances en fotónica cuántica del año, reforzando la relevancia del hallazgo en el ecosistema cuántico global.
FUENTES:
Stanford University, comunicado oficial: «Scientists achieve breakthrough on quantum signaling»
https://news.stanford.edu/stories/2025/12/quantum-communication-room-temperature-breakthrough-research
ScienceDaily, 30 de mayo de 2026: «Stanford Quantum Computing Breakthrough Uses Twisted Light to Work Without Extreme Cooling»
https://www.sciencedaily.com/releases/2026/05/260528074028.htm
Make Tech Easier, mayo de 2026: «Stanford scientists just built a room-temperature quantum device that uses twisted light to connect electrons and photons»
https://maketecheasier.com/stanford-scientists-just-built-a-room-temperature-quantum-device-that-uses-twisted-light-to-connect-electrons-and-photons
SciTechDaily: «Room-Temperature Quantum Device Could Transform Future Communications»
https://scitechdaily.com/room-temperature-quantum-device-could-transform-future-communications/
Interesting Engineering: «New quantum device operates at room temperature for stable qubits»
https://interestingengineering.com/innovation/new-nanoscale-quantum-platform-operates-at-room-temperature-without-extreme-cooling
Knowridge Science Report: «Scientists achieve room-temperature quantum communication breakthrough»
https://knowridge.com/2026/01/scientists-achieve-room-temperature-quantum-communication-breakthrough/
Paper original: Feng Pan, Jennifer Dionne et al., Nature Communications, 2025/2026
DOI disponible en: https://www.nature.com/ncomms/