El Nobel de Física 2009 premió ayer en Estocolmo dos hallazgos que fueron fundamentales para modelar la sociedad de la información moderna, sentando las bases de la comunicación por red y de la fotografía digital.
La Real Academia Sueca de las Ciencias reconoció a Charles K. Kao, británico-estadounidense de origen chino, por sus logros sobre la transmisión de la luz en fibras para la comunicación óptica, y a los estadounidenses Willard S. Boyle y Georges E. Smith, por inventar un circuito semiconductor de imágenes, el sensor CCD. Kao se llevó la mitad de los 10 millones de coronas suecas (980.000 euros), mientras que Boyle y Smith se reparten el resto de la cantidad con que está dotado el premio.
El descubrimiento de Kao allanó el camino para el desarrollo de la red de fibra óptica que hoy en día soporta casi todo el tráfico de datos, la comunicación telefónica e internet. El CCD revolucionó la fotografía e inauguró la era de la transferencia digital de imágenes, al permitir que la luz sea capturada de forma electrónica en lugar de sobre una película. Sus aplicaciones se extienden a la medicina, facilitando los diagnósticos y la microcirugía, la astronomía y la oceoanografía, entre otras ciencias.
Los efectos de la luz en el vidrio o el agua fueron descubiertos hace miles de años en Mesopotamia y Egipto, y fibras de vidrio simples se usaban en medicina en la década de 1930. La invención del láser 30 años más tarde impulsó a un ingeniero electrónico de origen chino emigrado a Londres a estudiar de forma meticulosa las fibras de vidrio ópticas y a calcular cómo transmitir la luz en distancias largas a través de ellas. En 1966, Kao concluyó que el problema no eran las imperfecciones en el hilo de la fibra, sino que el vidrio debía ser purificado, por lo que el objetivo era producir vidrio de una transparencia nunca antes obtenida.
Con una fibra del vidrio más puro sería posible transmitir señales de luz a través de 100 kilómetros en lugar de los 20 metros de las fibras entonces disponibles. El "entusiasmo" de Kao inspiró a otros investigadores y desembocó en 1970 en la creación de la primera fibra óptica superpura.
El invento. Buena parte del tráfico de datos en las redes de fibra óptica actuales lo constituyen las imágenes digitales, que deben su origen al CCD, el sensor que Boyle y Smith inventaron. El propósito del sensor de imágenes que Smith y Boyle esbozaron en 1969 no era inicialmente servir para imágenes fotográficas, sino crear una memoria electrónica mejorada, un uso ahora olvidado.
El CCD usa una técnica basada en el efecto fotoeléctrico teorizado en 1921 por Albert Einstein, transformando la imagen óptica en señales eléctricas que a su vez son traducidas a números digitales, y cada célula fotográfica puede ser recreada como un punto de imagen, lo que se conoce como píxel. Sin el CCD, el desarrollo de las cámaras digitales hubiera sido mucho más lento.
