O emaranhamento é uma das propriedades específicas das partículas quânticas. Quando dois fótons ficam emaranhados, por exemplo, o estado quântico do primeiro se correlacionará perfeitamente com o estado quântico do segundo, mesmo que estejam distantes um do outro. Mas o que acontece quando três pares de fótons emaranhados são colocados em uma rede? Pesquisadores da Universidade de Genebra (UNIGE), Suíça, trabalhando em parceria com o Instituto de Pesquisa em Ciências Fundamentais (IPM) de Teerã, provaram que esse arranjo permite uma nova forma de correlação quântica em teoria. Quando os cientistas forçaram dois fótons de pares separados a ficarem emaranhados, a conexão também foi feita com seu fóton gêmeo presente em outro lugar na rede, formando um triângulo altamente correlacionado. Esses resultados, publicado no jornal Cartas de revisão física , criar o potencial para novas aplicações em criptografia.

O emaranhamento envolve duas partículas quânticas - fótons, por exemplo - formando um único sistema físico, apesar da distância entre eles. Cada ação realizada em um dos dois fótons tem um impacto em seu fóton "gêmeo". Este princípio de emaranhamento leva à não localidade quântica:as medidas e estatísticas das propriedades observadas em um dos fótons estão intimamente correlacionadas com as do outro fóton. "A não localidade quântica foi descoberta teoricamente por John Stewart Bell em 1964, "diz Nicolas Brunner, professor associado do Departamento de Física Aplicada da Faculdade de Ciências da UNIGE. "Isso mostrou que as correlações de fótons são exclusivamente quânticas na natureza, e por isso não pode ser explicado pela física convencional. Este princípio pode ser usado para gerar chaves de criptografia ultra-seguras. "

Mas quais são as implicações desse princípio de não localidade quântica quando vários pares de fótons são colocados em uma rede? "Para responder a esta pergunta, planejamos um experimento envolvendo três pares de fótons que foram separados e dispersos em três pontos, formando um triângulo, "diz Marc-Olivier Renou, que também é pesquisador do Departamento de Física Aplicada. "Em cada vértice, dois fótons de um par diferente são processados ​​juntos. "

Os físicos subsequentemente forçaram os dois fótons em cada vértice do triângulo a se enredar, fazendo-os interagir um com o outro, antes de medi-los. Eles finalmente mostraram que as estatísticas decorrentes dessas medições não podem ser explicadas por nenhuma teoria física local. Além disso, essas estatísticas são tão fortemente correlacionadas que poderiam representar uma nova forma de correlações quânticas. "Pode se tornar uma nova versão do teorema de Bell, específico para redes quânticas, "diz Nicolas.

Esta importante descoberta teórica sublinha o poder das correlações quânticas em redes, que excede em muito o que os pesquisadores originalmente pensaram ser possível. O próximo passo será observar esses fenômenos em laboratório. "Não vai ser brincadeira de criança, porque conduzir um experimento como este ainda é extremamente difícil por enquanto, "conclui Nicolas Gisin, professor do Departamento de Física Aplicada da UNIGE.