Los investigadores de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign han construido un estado de mecánica cuántica en el que los colores de tres fotones se entrelazan entre sí. El estado es una combinación especial, llamada estado W, que retiene algún enredo inclusose pierde uno de los tres fotones, lo que lo hace útil para la comunicación cuántica. Tales estados entrelazados también permiten nuevas aplicaciones cuánticas y pruebas de física fundamental.
La singularidad de este trabajo es que los investigadores usaron el color, o la energía de los fotones, como el grado de libertad entrelazada, mientras que el trabajo previo usó polarización. La energía de un fotón no puede cambiarse fácilmente, lo que reduce la posibilidad de errorescuando el estado W enredado en energía se propaga a través de una larga distancia. El estado se verificó por primera vez midiendo información sobre los subsistemas de dos fotones.
"La gente ha creado estados W entrelazados por polarización antes", señaló Bin Fang, el estudiante graduado en el proyecto. "Sin embargo, este es el primer estado W entrelazado de energía discreta y el primer estado entrelazado de tres fotones creado en fibra óptica"."
Para crear el estado, los investigadores hacen brillar un láser en una fibra de vidrio. Mediante un proceso llamado mezcla espontánea de cuatro ondas, cuatro fotones láser interactúan con la fibra y se aniquilan para crear dos pares de fotones en diferentes colores por ejemplo,dos pares de fotones rojos y verdes. Estos cuatro fotones se utilizan para construir el estado W de 3 fotones. Uno de ellos se detecta como verde, dejando a los otros tres enredados como un estado W, que se compone de todas las iteraciones posibles dedos fotones rojos y un fotón verde a la vez.
La ilustración que usan los investigadores es la de los semáforos.
"Al igual que tres semáforos que siempre indican dos paradas y una marcha, los colores de los fotones siempre terminan siendo dos rojos y un verde, pero la combinación específica no se establece hasta que hacemos una medición, una característica de la mecánica cuánticanaturaleza de los fotones ", dijo Virginia Lorenz, profesora asociada de física y la investigadora principal.
En comparación con otros tipos de entrelazamiento de tres partículas, el estado W es útil para la comunicación cuántica en que, si se pierde uno de los fotones, los otros dos retienen algo de enredo, lo que significa que la comunicación puede continuar.
"Otro aspecto nuevo de esta investigación es que encontramos un camino para verificar que el estado al que apuntamos evita un paso complicado de conversión de color", dijo Lorenz. "Nuestros colaboradores teóricos encontraron una manera de mostrar de manera bastante directaque existe el estado W "
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Materiales proporcionado por Facultad de Ingeniería de la Universidad de Illinois . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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