Un equipo internacional de investigadores de la Universidad Leibniz de Hannover (Alemania) y la Universidad de Strathclyde en Glasgow (Reino Unido) ha refutado una suposición previa sobre el impacto de los componentes multifotónicos en los efectos de interferencia de los campos térmicos (por ejemplo, la luz solar) y los fotones individuales paramétricos. (generado en cristales no lineales). La revista Cartas de revisión física ha publicado la investigación del equipo.
"Hemos demostrado experimentalmente que el efecto de interferencia entre la luz térmica y los fotones individuales paramétricos también conduce a una interferencia cuántica con el campo de fondo. Por este motivo, el fondo no puede simplemente ignorarse y restarse de los cálculos, como se hace hasta ahora." dice el Prof. Dr. Michael Kues, director del Instituto de Fotónica y miembro de la junta directiva del grupo de excelencia PhoenixD de la Universidad Leibniz de Hannover.
El científico destacado fue Ph.D. La estudiante Anahita Khodadad Kashi, que realiza investigaciones sobre el procesamiento de información cuántica fotónica en el Instituto de Fotónica. Ella investigó cómo la contaminación multifotónica afecta la visibilidad del llamado efecto Hong-Ou-Mandel, un efecto de interferencia cuántica.
"Con nuestro experimento hemos desmentido la suposición previamente válida de que los componentes multifotónicos sólo perjudicarían la visibilidad y, por lo tanto, se pueden restar en el cálculo", afirma Khodadad Kashi. "Hemos descubierto una nueva característica fundamental que no se había considerado en cálculos anteriores. Nuestro modelo recientemente desarrollado puede predecir la interferencia cuántica y podemos medir este efecto en un experimento."
Los científicos descubrieron su descubrimiento mientras realizaban un experimento en el laboratorio de láser. Obtuvieron un resultado negativo cuando siguieron inicialmente el método de cálculo original. "Pero el resultado habría sido físicamente imposible", afirma Khodadad Kashi. Juntos, el equipo comenzó a solucionar problemas de la configuración experimental y del modelo de cálculo.
"Cuando un experimento resulta muy diferente de lo esperado, los científicos empiezan a cuestionar suposiciones anteriores y buscan nuevas explicaciones", dice Kues.
Desarrollaron conjuntamente su nueva teoría de la interferencia cuántica de campos térmicos con fotones individuales paramétricos. La investigadora cuántica Lucia Caspani de la Universidad de Strathclyde en Glasgow fue la primera en probar este método. Como siguiente paso, Khodadad Kashi presentó su teoría y los resultados experimentales en conferencias internacionales, incluida Photonics West en San Francisco. Allí discutió su modelo con otros científicos y recibió la confirmación de sus resultados.
Con la nueva teoría y la verificación experimental, el equipo de Kues ha hecho una importante contribución a una mejor comprensión de los fenómenos cuánticos. "Los hallazgos podrían ser importantes para la distribución de claves cuánticas, necesaria para las comunicaciones seguras en el futuro, específicamente para cómo se interpretan los efectos de la interferencia cuántica para la generación de claves secretas", afirma Khodadad Kashi.
Sin embargo, aún quedan muchas preguntas sin respuesta, afirma Kues. "Se han realizado pocas investigaciones sobre los efectos multifotónicos, por lo que aún queda mucho trabajo por hacer."
Más información: Anahita Khodadad Kashi et al, Efecto espectral Hong-Ou-Mandel entre un estado de fotón único anunciado y un campo térmico:contaminación multifotónica y el umbral de no clasicidad, Cartas de revisión física (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.233601
Información de la revista: Cartas de revisión física
Proporcionado por la Universidad Leibniz de Hannover
