MADRID, 14 Sep. (EUROPA PRESS) -
Investigadores de la Universidad de Waterloo, en Ontario (Canadá), han enredado directamente tres fotones en el estado más tecnológicamente útil, gracias, en parte, al superrápido y eficiente detector de fotones desarrollado por el Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST).
El entrelazamiento es una característica especial del mundo cuántico en el que ciertas propiedades de las partículas individuales se enlazan de tal manera que el conocimiento del estado cuántico de una partícula cualquiera dicta el de las demás, además de jugar un papel crítico en los sistemas de información cuántica. Antes de este trabajo, era imposible enlazar más de dos fotones sin destruir sus frágiles estados cuánticos.
Este triplete de fotones entrelazados podría ser útil en la computación cuántica y las comunicaciones cuánticas, tecnologías con un gran potencial basado en el almacenamiento y la manipulación de la información en los estados cuánticos, así como el logro de metas elusivas de la física que se remontan a Einstein. El equipo empleó el trío entrelazado para una prueba clave de la mecánica cuántica.
El experimento Waterloo/NIST, descrito en 'Nature Photonics', generó tres fotones con polarización enredada, con orientación vertical u horizontal, a una velocidad de 660 tripletes por hora. El mismo grupo de investigación había enlazado previamente el momento y la energía de los tres fotones, un estado que es más difícil de utilizar en los sistemas de información cuántica.
"Los detectores de NIST nos permitieron tomar los datos casi cien veces más rápido", dice el físico del NIST Krister Shalm, quien fue investigador postdoctoral en Waterloo. "Los detectores nos facilitaron hacer cosas que no podíamos hacer antes. Nos permitieron acelerar todo para que el experimento pudiera ser mucho más estable, mejorando en gran medida la calidad de nuestros resultados".
Los experimentos comenzaron con un fotón azul que se polarizó en sentido vertical y horizontal, una superposición así de dos estados es otra característica única el mundo cuántico. El fotón fue enviado a través de un cristal especial que se convierte en dos fotones hija rojos entrelazados, cada uno con la mitad de la energía original.
Los investigadores diseñaron el sistema para asegurarse de que este par tuvo la polarización idéntica. Entonces, un fotón hija fue enviado a través de otro cristal para generar dos fotones nieta del infrarrojo cercano enredados con el segundo fotón hija.
El resultado fue tres fotones entrelazados con la misma polarización, horizontal o vertical, que podrían representar 0 y 1 en un sistema de computación cuántica o las comunicaciones cuánticas. Como beneficio adicional, los fotones nieta tenían una longitud de onda comúnmente utilizada en las telecomunicaciones, por lo que se pueden transmitir a través de fibra, una ventaja para aplicaciones prácticas.
