Científicos de la Universidad Tecnológica de Viena han desarrollado un método para dirigir con precisión ondas a través de trayectorias definidas. De esta manera, podrían enviarse ondas sonoras directamente hacia un objetivo, evitando posibles intrusos. Lanzar una pelota a alguien sin que nadie más pueda atraparla es fácil, pero gritar a alguien sin que te escuchen los demás es más difícil. Parece ser entonces que existe una diferencia fundamental entre ondas y objetos sólidos: una pelota se mueve a lo largo de una trayectoria recta mientras que las ondas se difunden en todas direcciones simultáneamente. Físicos cuánticos de la Universidad Tecnológica de Viena proponen un nuevo método para dirigir ondas por una trayectoria recta. Aplicando esta idea a las ondas sonoras, sería posible comunicarse con una persona que se encuentra al otro lado de la habitación sin que nadie más pudiese escuchar nada.

Los resultados han sido publicados en la revista Physical Review Letters.

La estrecha conexión entre partículas y ondas es bien conocida en la física cuántica, de hecho la física cuántica fue el punto de partida de este proyecto de investigación. “Inicialmente, trabajamos en los efectos cuánticos en semiconductores, pero nuestros resultados pueden ser aplicados en ondas acústicas u ondas ópticas”, explica el Profesor Stefan Rotter. El Profesor Stefan Rotter,  junto a Florian Libisch y Philipp Ambichl, desarrolló el nuevo método para controlar las ondas. Hasta ahora, sólo se ha probado en simulaciones por ordenador, no obstante, la tecnología necesaria para realizar el experimento ya existe. El Profesor Rotter confía en que pronto la teoría será probada: “ya nos hemos puesto en contacto con experimentadores, y estamos esperando para ver aplicaciones prácticas de nuestro trabajo”.

Pelotas de goma

Empleando métodos matemáticos desarrollados en la Universidad Tecnológica de Viena, las ondas pueden ser adaptadas con precisión de manera que se desplacen a lo largo de una línea designada. Nadie que se encuentre fuera de esa línea será alcanzado por la onda y tampoco podrá observarla. De esta manera, una onda sonora puede ser guiada hacia una habitación, rebotar en las paredes como una pelota de goma y abandonar la sala a través de la otra puerta. Esto no es solo útil para alejar la onda de curiosos y micrófonos, también ayuda a ahorrar energía. Finalmente, toda la energía de la onda es depositada donde se supone que debe hacerlo y no en otras regiones donde no puede usarse de ninguna forma.

Conceptos matemáticos para guiar ondas

Las ondas pueden propagarse de varias formas, dependiendo de los alrededores, como podemos comprobar en las salas de conciertos. La forma y textura de las paredes juegan un importante papel, al igual que la rugosidad del suelo en el caso de las pelotas.

“En el modelo teórico, se describe el comportamiento de las ondas mediante una matriz de dispersión, un objeto matemático que caracteriza el transporte de ondas”, explica Florian Libisch. En el experimento, dicha matriz de dispersión debe ser medida en primer lugar (por ejemplo, mediante la transmisión de señales de referencia anteriores al mensaje real). El nuevo procedimiento para guiar ondas determina cómo debe ajustarse la onda para mantenerla dentro del camino predeterminado.

Los físicos de la Universidad Tecnológica de Viena están convencidos de que existe un amplio rango de posibles aplicaciones. Además de ahorrar energía y de transmitir datos, también puede usarse para concentrar ondas en una región del espacio. “Esto podría ser útil en radio-terapia, donde la energía de la onda debería ser disipada en un tumor y dejar el tejido circundante no afectado”, concluye Florian Libisch.

Lucía Fonseca de la Bella