Físicos logran entrelazar fotones en el laboratorio con fotones del sol

En un experimento clásico de física, los científicos establecieron un entrelazamiento cuántico entre la luz solar y la luz generada aquí en la Tierra.

Investigadores en China, Estados Unidos, Alemania y el Reino Unido se preguntaron si dos partículas de luz, llamadas fotones, podrían mostrar las interacciones espeluznantes regidas por las reglas de la mecánica cuántica, incluso si se originaron en fuentes muy distantes.

El experimento fue principalmente impulsado por la curiosidad, pero demuestra que en el futuro, los investigadores podrían usar el Sol como fuente de luz para fines relacionados con la mecánica cuántica.

En lo que respecta a la ciencia fundamental, “es genial”, dijo el autor del estudio Chao-Yang Lu de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China a Gizmodo. “Hace que muchos investigadores [digan] ‘wow'”.

La mecánica cuántica es el juego de herramientas que los científicos usan para comprender las partículas más pequeñas, como los electrones y los fotones.

Dice que las propiedades de las partículas, como su energía, solo pueden tomar valores distintos de una lista.

Cuando no está mirando las partículas, pueden asumir una superposición de estos valores, es decir, varios valores al mismo tiempo, pero se colapsan en uno de esos valores tras la medición.

Partículas múltiples pueden entrelazarse, lo que significa que cuando mide las partículas, los valores están más correlacionados de lo que serían por casualidad.

También pueden interferir, lo que significa que las matemáticas de la mecánica cuántica hacen que ciertas combinaciones de valores sean más probables que otras.

El experimento que utilizaron los investigadores es uno ideado hace 30 años para mostrar los efectos cuánticos entre fotones en la Tierra, basado en algo llamado efecto Hong-Ou-Mandel.

En ese experimento, los fotones entran en un divisor de haz desde dos lados.

El divisor de haz hará que un fotón rebote o pase.

Con dos haces que ingresan al divisor de haz desde cualquier lado, los posibles resultados son que ambos fotones reboten y salgan por el mismo lado en que ingresaron; ambos fotones pasan y salen del lado opuesto al lugar donde entraron; o un fotón rebotando y el otro pasando, en cuyo caso ambos fotones estarán en el mismo lado.

Pero, de acuerdo con las reglas de la mecánica cuántica, no hay forma de distinguir entre fotones idénticos.

Entonces, si entran fotones idénticos en ambos lados, entonces las matemáticas que describen este experimento cancelan los casos en que los fotones terminan en lados opuestos, y los experimentadores medirán haces que salen del mismo lado del divisor la mayor parte del tiempo.

Los investigadores realizaron este mismo experimento, donde una fuente de fotones era la luz solar recolectada con un telescopio y alimentada a un cable de fibra óptica a través de filtros, y la otra era un punto cuántico, esencialmente un átomo artificial diseñado para emitir fotones con propiedades idénticas.

La prueba demostró que el Sol y los fotones de puntos cuánticos en su mayoría salían del mismo lado del divisor del haz.

Los investigadores realizaron una prueba (similar a la que se describe aquí) para confirmar que las propiedades de las partículas demostraron las correlaciones indicativas de entrelazamientos, según el documento que se publicará en Physical Review Letters.

En última instancia, es importante que los investigadores sepan que los fotones de fuentes dispares pueden entrelazarse e interferir para diversas aplicaciones de tecnología cuántica, y que el Sol es muy diferente a una fuente de fotones en un laboratorio.

Pero principalmente, este es un experimento ordenado que revela el hecho de que, de acuerdo con las leyes de la física, dos partículas con exactamente las mismas propiedades son indistinguibles, independientemente de su origen, incluso si sus fuentes están separadas por 150 millones de kilómetros.

Fuente: Gizmodo