Emaranhamento quântico, uma das características mais intrigantes dos sistemas quânticos multipartículas, tornou-se um bloco de construção fundamental no processamento de informações quânticas e computação quântica. Se duas partículas estão emaranhadas, não importa o quão longe eles estejam separados, a mecânica quântica prevê que a medição de uma partícula leva ao colapso instantâneo da função de onda da outra partícula.

Essa "ação assustadora à distância" não é intuitiva, e em 1935, Einstein tentou usar o emaranhamento para criticar a mecânica quântica para sugerir que a descrição quântica da realidade física está incompleta. Einstein acreditava que nenhuma informação poderia viajar mais rápido do que a luz, e sugeriu que pode haver algumas teorias de variáveis ​​ocultas locais que poderiam explicar o mundo de uma forma determinística, se e somente se eles obedecem ao realismo e à localidade. Em 1964, J. S. Bell mostrou que o debate pode ser resolvido experimentalmente testando uma desigualdade; medindo as correlações entre as partes emaranhadas, o resultado calculado a partir das teorias de variáveis ​​ocultas locais deve ser restringido pela desigualdade de Bell, que, por outro lado, pode ser violado nas previsões da mecânica quântica.

Ao reduzir drasticamente a velocidade da luz, pesquisadores da Universidade de Ciência e Tecnologia de Hong Kong implementaram um Teste de Bell e foram capazes de gerar bifótons de banda estreita emaranhados em bin de frequência a partir da mistura espontânea de quatro ondas (SFWM) em átomos frios com uma configuração de caminho duplo, onde a diferença de fase entre os dois caminhos espaciais pode ser controlada de forma independente e não local.

Suas descobertas foram publicadas no jornal Optica em 15 de abril, 2017

"Testamos a desigualdade CHSH Bell e registramos | S | =2,52 ± 0,48 | S | =2,52 ± 0,48, que viola a desigualdade de Bell | S | ≤2, "disse Shengwang Du, professor de Física da HKUST e líder da equipe de pesquisa. "Demonstramos de forma inequívoca a geração de bifótons de banda estreita emaranhados em bin de frequência (cerca de 1 MHz), que pode interagir de forma eficiente com nós quânticos atômicos estacionários em uma rede quântica átomo-fóton. Por causa de sua largura de banda estreita, esses bifótons podem ser armazenados e recuperados de uma memória quântica com alta eficiência. "

"Nosso resultado, pela primeira vez, testa a desigualdade de Bell em uma correlação temporal não local de bifótons de banda estreita emaranhados por bin de frequência com detecção resolvida no tempo, "disse Xianxin Guo, um co-autor do artigo. "Isso terá aplicações no processamento de informações quânticas envolvendo emaranhamento tempo-freqüência."

O estudo revelou detalhes temporais que concordam bem com os cálculos da teoria baseados na mecânica quântica, e implica a possibilidade de codificar e decodificar informações qubit no domínio do tempo.

"Nossa fonte de bifóton emaranhado de bin de frequência de banda estreita neste trabalho pode ser idealmente implementada para produzir fótons únicos anunciados puros em um estado de qubit de duas cores com uma fase sintonizável, fazendo uso de emaranhamento, ótica linear, e detecção de tempo resolvido, "disse Guo.