Uma equipe da Faculdade de Física, MSU, desenvolveu um método para criar dois feixes de fótons emaranhados para medir o atraso entre eles. No futuro, os resultados do estudo podem ser usados ​​em medições de alta precisão, estudos de materiais, e tecnologias de informação. O artigo foi publicado em Cartas de Óptica Diário.

David Nikolaevich Klyshko, professor da cadeira de eletrônica quântica na MSU, descobriu a conversão paramétrica descendente espontânea em 1966 e mais tarde foi agraciado com o Prêmio Estadual junto com seus colegas. Esta descoberta marcou o início da óptica quântica, uma área popular da física envolvendo propriedades quânticas da luz. O efeito é bastante simples:um fóton que entra em um cristal é dividido em dois fótons com a soma de suas frequências igual à frequência do fóton original. Notavelmente, este processo pode ser observado apenas em cristais não lineares nos quais a frequência dos fótons pode mudar no curso do espalhamento.

O efeito foi observado em estudos dos próprios cristais, medições de eficiência em detectores sensíveis à luz, e especialmente em óptica quântica, onde tem aplicações práticas em campos como criptografia quântica, cálculos quânticos, e teletransporte quântico. Se a polarização de um fóton for medida, o estado quântico de polarização do segundo é alterado, também. Quaisquer mudanças no primeiro fóton ocorrem imediatamente no segundo. Contudo, este efeito não pode ser usado para trocar informações.

Em um experimento recente, Cientistas da MSU, sob a orientação da pesquisadora associada Maria Chekhova, tentaram gerar feixes poderosos de fótons emaranhados. "Nesse caso, a correlação não é entre fótons individuais, mas as vigas inteiras, e a questão é, qual é a precisão dessa correlação? ", diz Pavel Prudkovskii, um co-autor do trabalho. "Se desacelerarmos um feixe, em que momento notaríamos a dessincronização? "

Para responder a essas perguntas, os cientistas tiveram que fazer fótons com frequências diferentes para formar dois feixes de luz movendo-se juntos em paralelo. Para obter esse efeito, Os cristais de niobato de lítio que são freqüentemente usados ​​em tais experimentos tiveram que ser cultivados com uma certa estrutura com uma rede de domínio não periódica adicional pré-calculada.

No decorrer do experimento, os cientistas fizeram um dos dois feixes de fótons emaranhados parar um pouco, e viajar ao longo de um caminho auxiliar. Então, ambos os feixes alcançaram o segundo cristal - o niobato de lítio usual. "Neste cristal, a soma das frequências ocorreu. Se os feixes chegarem em sincronia, é mais eficiente do que em outros casos, "disse Prudkovskii." Como resultado, obtemos um pico estreito no sinal de frequência de resumo. A largura dele é de 90 femtossegundos (10 ^-15 seg), e esta é a nossa principal conquista.

Assim, os cientistas conseguiram registrar experimentalmente o menor deslocamento possível entre os feixes gêmeos de fótons emaranhados que podem ser observados por dispositivos de medição. De acordo com a equipe, é possível reduzir ainda mais esse valor, mas para fazer isso, o esquema do experimento seria mais complexo. "Agora mesmo, 90 femtossegundos é um valor recorde, mas pode ser reduzido, e sabemos como, "explicou Prudkovskii. Ele diz que o período da onda de emissão do laser é de apenas vários femtossegundos, portanto, é possível reduzir a duração de tal atraso para uma dúzia ou mais.

Os resultados do estudo podem ser usados ​​para o desenvolvimento de canais de comunicação criptografados protegidos de interrupções ou bug. Se um criminoso tenta interceptar um feixe de fótons emaranhados, eles teriam que atrasá-lo por um período de tempo, e o atraso seria notado. Além disso, o registro de um atraso em dois feixes emaranhados quânticos pode ser usado para detectar pequenas misturas em substâncias.