Entrelazamiento cuántico, una de las características más intrigantes de los sistemas cuánticos de partículas múltiples, se ha convertido en un bloque de construcción fundamental tanto en el procesamiento de información cuántica como en la computación cuántica. Si dos partículas están enredadas, no importa lo lejos que estén separados, La mecánica cuántica predice que la medición de una partícula conduce al colapso instantáneo de la función de onda de la otra partícula.

Esta "acción espeluznante a distancia" no es intuitiva, y en 1935, Einstein intentó utilizar el entrelazamiento para criticar la mecánica cuántica para sugerir que la descripción cuántica de la realidad física es incompleta. Einstein creía que ninguna información podía viajar más rápido que la luz, y sugirió que podría haber algunas teorías de variables ocultas locales que podrían explicar el mundo de una manera determinista, si y solo si obedecen al realismo y la localidad. En 1964, J. S. Bell mostró que el debate se puede resolver experimentalmente probando una desigualdad; midiendo las correlaciones entre las partes enredadas, el resultado calculado a partir de las teorías de variables ocultas locales debe estar limitado por la desigualdad de Bell, cuales, por otra parte, puede violarse en las predicciones de la mecánica cuántica.

Al reducir drásticamente la velocidad de la luz, Los investigadores de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Hong Kong implementaron una prueba de Bell y pudieron generar bifotones de banda estrecha entrelazados en intervalos de frecuencia a partir de la mezcla espontánea de cuatro ondas (SFWM) en átomos fríos con una configuración de doble ruta. donde la diferencia de fase entre las dos rutas espaciales se puede controlar de forma independiente y no local.

Sus hallazgos fueron publicados en la revista Optica el 15 de abril 2017.

"Probamos la desigualdad de CHSH Bell y registramos | S | =2.52 ± 0.48 | S | =2.52 ± 0.48, que viola la desigualdad de Bell | S | ≤2, "dijo Shengwang Du, profesor de Física en HKUST y líder del equipo de investigación. "Hemos demostrado de forma inequívoca la generación de bifotones de banda estrecha entrelazados en intervalos de frecuencia (alrededor de 1 MHz), que puede interactuar de manera eficiente con nodos cuánticos atómicos estacionarios en una red cuántica átomo-fotón. Debido a su estrecho ancho de banda, estos bifotones se pueden almacenar y recuperar de una memoria cuántica con alta eficiencia ".

"Nuestro resultado, por primera vez, prueba la desigualdad de Bell en una correlación temporal no local de bifotones de banda estrecha entrelazados en intervalos de frecuencia con detección resuelta en el tiempo, "dijo Xianxin Guo, coautor del artículo. "Esto tendrá aplicaciones en el procesamiento de información cuántica que involucre entrelazamiento de tiempo-frecuencia".

El estudio reveló detalles temporales que concuerdan bien con los cálculos teóricos basados ​​en la mecánica cuántica, e implica la posibilidad de codificar y decodificar información qubit en el dominio del tiempo.

"Nuestra fuente de bifotones entrelazados en intervalos de frecuencia de banda estrecha en este trabajo puede implementarse idealmente para producir fotones únicos anunciados puros en un estado qubit de dos colores con una fase sintonizable, haciendo uso del enredo, óptica lineal, y detección resuelta en el tiempo, "dijo Guo.