Los fotones se consideran portadores de información ideales y se espera que desempeñen un papel importante en la comunicación cuántica y el procesamiento de la información. donde la mecánica cuántica permite una distribución de claves criptográficas absolutamente segura, así como una computación mucho más rápida que las computadoras convencionales. Para aprovechar al máximo la información cuántica transportada por los fotones, es importante hacer que interactúen directamente entre sí para el procesamiento de la información.

Sin embargo, los fotones generalmente no interactúan entre sí. Por lo tanto, es necesario mediar en tales interacciones con la materia para realizar una interacción fotón-fotón efectiva, pero la interacción luz-materia suele ser extremadamente débil en medios normales.

Haruka Tanji-Suzuki y sus colegas del Instituto de Ciencia Láser, la Universidad de Electro-Comunicaciones, Tokio actualmente están trabajando para desarrollar dispositivos cuánticos totalmente ópticos que sean sensibles a la entrada de un solo fotón, como un interruptor de fotón único en el que un fotón entrante cambia el estado de otro fotón.

Para darse cuenta de la fuerte interacción luz-materia que es necesaria para tales dispositivos, Tanji-Suzuki utiliza un conjunto enfriado por láser de átomos de 87Rb (~ 10 uK) atrapados dentro de un resonador óptico de alta delicadeza (finesse ~ 50000) en una cámara de vacío ultra alto. Notablemente, para cambiar un fotón con un fotón en tal sistema, los investigadores utilizan un efecto conocido como 'transparencia inducida por vacío' observado recientemente por Tanji-Suzuki et al., en el que se muestra que un campo electromagnético tan débil como un campo de vacío (luz sin fotones) altera las propiedades ópticas de los átomos.

"La realización de estos dispositivos totalmente ópticos de fotón único será un gran paso hacia la generación determinista de entrelazamientos multimodo, así como puertas cuánticas fotónicas de alta fidelidad que son cruciales para el procesamiento de información cuántica totalmente óptica". "dice Tanji-Suzuki.