Los físicos de C2N han demostrado por primera vez la generación directa de luz en un estado que es simultáneamente un solo fotón, dos fotones, y ningún fotón en absoluto. Demostraron que el mismo tipo de emisor de luz utilizado durante décadas también es capaz de generar estos estados cuánticos, y espere que esto sea cierto para cualquier tipo de sistema atómico.

La superposición cuántica es una propiedad de la física cuántica que permite que los objetos existan simultáneamente en diferentes estados. Un ejemplo teórico famoso es el gato de Schrödinger, que está vivo y muerto. Imaginemos un ratón tratando de encontrar la salida de un laberinto. En el reino clásico, probará todos los caminos, uno a la vez, hasta que finalmente encuentra la salida. En el mundo cuántico sin embargo, La superposición permite que el mouse pruebe todos los caminos diferentes simultáneamente, por lo tanto, encontrar la salida mucho más rápido. Por la luz, La superposición se ha demostrado en varias de sus propiedades. Por ejemplo, en su polarización, donde el campo electromagnético de un solo fotón oscila tanto vertical como horizontalmente, o en un camino, tomando todas las trayectorias posibles dentro de los interferómetros, la versión fotónica de un laberinto. La superposición también es posible en el tiempo, con fotones que existen simultáneamente en momentos anteriores y posteriores.

Sin embargo, crear luz en un estado que es simultáneamente un solo fotón, dos fotones, o ningún fotón en absoluto, en otras palabras, una superposición cuántica de "números de fotones, "ha permanecido esquivo. Algunos experimentos complejos han logrado estos estados de superposición unas cuantas veces, pero nunca se ha logrado bajo demanda, es decir, con éxito en cada ejecución experimental. Es más, no se sabía si existían emisores directos de estos estados. En un trabajo publicado en Fotónica de la naturaleza , Investigadores del CNRS y colaboradores han demostrado por primera vez la generación de luz bajo demanda en una superposición cuántica de números de fotones.

Los investigadores estudiaron la emisión de un átomo artificial, un punto cuántico semiconductor insertado en una microcavidad óptica. "Al realizar una excitación coherente del punto cuántico con pulsos ópticos, Demostramos que la coherencia cuántica en el estado atómico se conserva a través del proceso de emisión espontánea y se imprime en el estado fotónico emitido, generando una superposición cuántica de cero, uno, y dos fotones, "nota Juan Loredo y Carlos Antón, autores principales del estudio.

Tales observaciones, nunca antes visto en ningún sistema atómico, demuestran que los átomos artificiales, como los puntos cuánticos, están ahora controlados hasta tal punto que se comportan como los sistemas descritos en los libros de texto. Estos nuevos estados cuánticos de luz basados ​​en la superposición coherente de estados de números de fotones abren caminos emocionantes para diseñar e implementar nuevos esquemas en la comunicación y computación cuántica.