Investigadores del Instituto de Computación Cuántica (IQC) de la Universidad de Waterloo informan de la primera aparición de la división directa de un fotón en tres.

La ocurrencia, el primero de su tipo, utilizó el método de conversión descendente paramétrica espontánea (SPDC) en óptica cuántica y creó lo que los investigadores de óptica cuántica llaman un estado de luz no gaussiano. Un estado de luz no gaussiano se considera un ingrediente crítico para obtener una ventaja cuántica.

"Se entendió que había límites para el tipo de entrelazamiento generado con la versión de dos fotones, pero estos resultados forman la base de un nuevo y emocionante paradigma de la óptica cuántica de tres fotones, "dijo Chris Wilson, investigador principal en la facultad de IQC y profesor de Ingeniería Eléctrica e Informática en Waterloo.

"Dado que esta investigación nos lleva más allá de la capacidad conocida de dividir un fotón en dos fotones hijos entrelazados, somos optimistas de que hemos abierto una nueva área de exploración ".

"La versión de dos fotones ha sido un caballo de batalla para la investigación cuántica durante más de 30 años, ", dijo Wilson." Creemos que tres fotones superarán los límites y alentarán una mayor investigación teórica y aplicaciones experimentales y, con suerte, el desarrollo de la computación cuántica óptica utilizando unidades superconductoras ".

Wilson usó fotones de microondas para estirar los límites conocidos de SPDC. La implementación experimental utilizó un resonador paramétrico superconductor. El resultado mostró claramente la fuerte correlación entre tres fotones generados a diferentes frecuencias. El trabajo en curso tiene como objetivo mostrar que los fotones están entrelazados.

"Los estados y operaciones no gaussianos son un ingrediente crítico para obtener la ventaja cuántica, ", dijo Wilson." Son muy difíciles de simular y modelar clásicamente, lo que ha resultado en una escasez de trabajo teórico para esta aplicación ".

El estudio, "Observación de la conversión descendente paramétrica espontánea de tres fotones en una cavidad paramétrica superconductora, "fue publicado en Revisión física X el 16 de enero 2020.