Los investigadores de Berna han dado un paso importante hacia nuevos métodos de medición como la espectroscopia cuántica. En un experimento lograron descubrir parte del misterio que rodea a los llamados "fotones entrelazados" y obtener un control preciso de las correlaciones medidas.

Las tecnologías cuánticas prometen ir más allá de las capacidades de las tecnologías actuales clásicas haciendo uso del fenómeno cuántico puro, como "partículas entrelazadas". Las tecnologías cuánticas se utilizan en diversas aplicaciones, por ejemplo en computadoras cuánticas o en detección cuántica y metrología, lo que permite obtener imágenes con mayor resolución o determinar con mayor precisión las propiedades de los átomos y moléculas.

Partículas enredadas

El entrelazamiento es uno de los fenómenos físicos cuánticos más impresionantes. Describe la propiedad de dos partículas que no se comportan como dos objetos independientes, pero como un solo objeto físico. El entrelazamiento no debe entenderse espacialmente:las partículas entrelazadas se correlacionan entre sí en términos de sus propiedades. Esto significa que si cambia las propiedades de una partícula, la otra partícula cambia al mismo tiempo, no importa donde esté. Las partículas de luz (fotones) se pueden entrelazar dividiendo una sola partícula en dos fotones en una disposición láser con un cristal especial. En óptica, Los fotones entrelazados son un componente importante en el desarrollo de nuevos métodos de medición cuántica. Se pueden usar porque la capacidad de medición de un par de fotones entrelazados es mayor que la de dos fotones individuales. Sin embargo, el entrelazamiento cuántico conduce a la observación de relaciones entre las mediciones en los pares de fotones, que sólo se puede explicar de forma mecánica cuántica y no con conceptos de la física clásica.

Hasta ahora no ha habido ningún método para producir pares de fotones que no muestren mecánica cuántica, pero solo correlaciones energéticas clásicas. En un experimento Un equipo de investigación del Instituto de Física Aplicada de la Universidad de Berna ha logrado transformar las correlaciones observadas de pares de fotones de puramente mecánica cuántica a completamente clásicas. Esta transición representa una novedad, dado que las correlaciones cuántica y clásica son difíciles de conciliar. Los investigadores pudieron demostrar la transición en un experimento con un nuevo método en el que pudieron controlar la correlación de las energías de dos fotones. Los resultados fueron publicados en la revista Naturaleza Comunicaciones Física .

Sacudiendo los fotones

El entrelazamiento de los fotones es el llamado "entrelazamiento de energía-tiempo, "ya que los fotones se correlacionan con respecto tanto al tiempo de emisión como a la energía. Ambas correlaciones se pueden observar experimentalmente y permiten sacar conclusiones entre sí. Pero dado que los investigadores solo querían detectar las correlaciones en el tiempo de los pares de fotones, tuvieron que agarrar su bolsa de trucos:"Para formar tales pares, sacudimos los fotones al azar, por así decirlo, "explica el Dr. Stefan Lerch, autor principal del estudio. Haciendo eso, los investigadores indujeron una perturbación. "La más perturbación se agregó, cuanto menos se comportaban los fotones de forma cuántica ".

Para cambiar el estado cuántico de los fotones, los investigadores utilizaron técnicas que se suelen aplicar para la conformación de pulsos láser ultracortos. "El saber hacer, que fue desarrollado en la Universidad de Berna dentro del marco del NCCR MUST fue esencial para lograr el control preciso necesario, "señala el coautor del estudio, el Prof. Dr. André Stefanov.

La aplicación potencial más prometedora de los fotones entrelazados energía-tiempo es la espectroscopia, un método físico para investigar las propiedades de las moléculas con luz. "Espero que la espectroscopia de fotones entrelazados sea una nueva forma innovadora de realizar espectroscopia óptica, ", dice André Stefanov. Sin embargo, queda por demostrar experimentalmente. Los hallazgos de los investigadores de Berna son un paso importante en este camino." Estoy convencido de que tal configuración será un componente esencial de los futuros experimentos de espectroscopía cuántica, "añade André Stefanov.