El entrelazamiento es una de las propiedades específicas de las partículas cuánticas. Cuando dos fotones se entrelazan, por ejemplo, el estado cuántico del primero se correlacionará perfectamente con el estado cuántico del segundo, incluso si están a cierta distancia el uno del otro. Pero, ¿qué sucede cuando se colocan tres pares de fotones entrelazados en una red? Investigadores de la Universidad de Ginebra (UNIGE), Suiza, trabajando en asociación con el Instituto de Investigación en Ciencias Fundamentales (IPM) de Teherán, han demostrado que esta disposición permite una nueva forma de correlación cuántica en teoría. Cuando los científicos obligaron a que dos fotones de pares separados se enredaran, la conexión también se hizo con su fotón gemelo presente en otra parte de la red, formando un triángulo altamente correlacionado. Estos resultados, publicado en la revista Cartas de revisión física , crear el potencial para nuevas aplicaciones en criptografía.

El entrelazamiento implica dos partículas cuánticas:fotones, por ejemplo, formar un solo sistema físico a pesar de la distancia entre ellos. Cada acción realizada en uno de los dos fotones tiene un impacto en su fotón "gemelo". Este principio de entrelazamiento conduce a la no localidad cuántica:las mediciones y estadísticas de las propiedades observadas en uno de los fotones están muy estrechamente correlacionadas con las del otro fotón. "La no localidad cuántica fue descubierta teóricamente por John Stewart Bell en 1964, "dice Nicolas Brunner, profesor asociado del Departamento de Física Aplicada de la Facultad de Ciencias de la UNIGE. "Esto demostró que las correlaciones de fotones son exclusivamente de naturaleza cuántica, y por eso no puede ser explicado por la física convencional. Este principio podría utilizarse para generar claves de cifrado ultraseguras ".

Pero, ¿cuáles son las implicaciones de este principio de no localidad cuántica cuando se colocan varios pares de fotones en una red? "Para responder a esta pregunta, ideamos un experimento con tres pares de fotones que luego se separaron y dispersaron en tres puntos, formando un triangulo, "dice Marc-Olivier Renou, quien también es investigador en el Departamento de Física Aplicada. "En cada vértice, dos fotones de un par diferente se procesan juntos ".

Posteriormente, los físicos obligaron a los dos fotones en cada vértice del triángulo a entrelazarse haciéndolos interactuar entre sí, antes de medirlos. Finalmente, demostraron que las estadísticas que surgen de estas mediciones no pueden explicarse mediante ninguna teoría física local. Además, estas estadísticas están tan fuertemente correlacionadas que podrían representar una nueva forma de correlaciones cuánticas. "Podría convertirse en una nueva versión del teorema de Bell, específico de las redes cuánticas, "dice Nicolás.

Este importante descubrimiento teórico subraya el poder de las correlaciones cuánticas en redes, que supera con creces lo que los investigadores habían creído posible originalmente. El siguiente paso será observar estos fenómenos en el laboratorio. "No va a ser un juego de niños, porque realizar un experimento como este sigue siendo extremadamente difícil por el momento, "concluye Nicolas Gisin, profesor del Departamento de Física Aplicada de UNIGE.