Pesquisadores do Instituto de Computação Quântica (IQC) da Universidade de Waterloo relatam a primeira ocorrência de divisão direta de um fóton em três.

A ocorrência, O primeiro de sua espécie, usou o método de conversão paramétrica espontânea (SPDC) em óptica quântica e criou o que os pesquisadores de óptica quântica chamam de estado de luz não gaussiano. Um estado de luz não gaussiano é considerado um ingrediente crítico para obter uma vantagem quântica.

“Entendeu-se que havia limites para o tipo de emaranhamento gerado com a versão de dois fótons, mas esses resultados formam a base de um excitante novo paradigma de óptica quântica de três fótons, "disse Chris Wilson, um investigador principal no membro do corpo docente do IQC e um professor de Engenharia Elétrica e de Computação em Waterloo.

"Dado que esta pesquisa nos leva além da capacidade conhecida de dividir um fóton em dois fótons filhos emaranhados, estamos otimistas de que abrimos uma nova área de exploração. "

"A versão de dois fótons tem sido um burro de carga para a pesquisa quântica por mais de 30 anos, "disse Wilson." Acreditamos que três fótons vão superar os limites e vão encorajar mais pesquisas teóricas e aplicações experimentais e, esperançosamente, o desenvolvimento da computação quântica óptica usando unidades supercondutoras. "

Wilson usou fótons de microondas para esticar os limites conhecidos do SPDC. A implementação experimental utilizou um ressonador paramétrico supercondutor. O resultado mostrou claramente a forte correlação entre três fótons gerados em diferentes frequências. O trabalho em andamento visa mostrar que os fótons estão emaranhados.

"Os estados e operações não gaussianos são um ingrediente crítico para obter a vantagem quântica, "disse Wilson." Eles são muito difíceis de simular e modelar classicamente, o que resultou em uma escassez de trabalho teórico para esta aplicação. "

O estudo, "Observação da conversão paramétrica espontânea de três fótons em uma cavidade paramétrica supercondutora, "foi publicado em Revisão Física X em 16 de janeiro, 2020.