As propriedades dos estados quânticos da luz já são aproveitadas por tecnologias de ponta altamente sofisticadas, como as das últimas atualizações de sensibilidade para o LIGO, o Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory, implantado para detectar ondas gravitacionais desde setembro de 2015, ou as chaves de criptografia usadas para segurança a bordo do satélite.

Ambas as soluções usam cristais como amplificadores ópticos sem ruído. Contudo, o uso de vapores atômicos tem sido considerado uma alternativa mais eficiente que aumenta a acessibilidade de estados de luz não clássicos.

"Mostramos que osciladores baseados nesses amplificadores atômicos podem gerar feixes intensos de luz com correlações quânticas, "disse Marcelo Martinelli, Pesquisador do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF-USP). Martinelli é co-autor de um artigo publicado em Cartas de revisão física descrevendo os principais resultados até o momento de um Projeto Temático do qual é pesquisador principal e que conta com o apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - FAPESP.

Tanto os cristais quanto os vapores atômicos podem ser usados ​​para produzir pares de feixes de luz correlacionados quânticos. Investigar o comportamento dessas fontes é um desafio. O comportamento da luz abaixo de um certo nível de potência se assemelha ao da luz produzida por uma lâmpada. Acima de um certo limite, suas características são semelhantes às de um laser. “É como se os cristais ou vapor atômico convertessem a luz de uma lâmpada em laser. É mais fácil investigar essa transição no meio atômico do que no meio cristalino, pois feixes mais intensos podem ser produzidos em um meio atômico, "Martinelli disse.

Cavidades ópticas são usadas para este propósito. Controlar a geometria da cavidade e a temperatura do vapor atômico, Martinelli e colaboradores foram capazes de produzir acoplamento de fótons em cavidades mais abertas.

"Isso oferecia duas vantagens em comparação com as antigas cavidades baseadas em cristal - mais eficiência quântica, de modo que o número de fótons fornecidos pela janela de saída ultrapassava facilmente o número de fótons perdidos para o ambiente, e uma chance de investigar detalhes mais sutis da transição entre a luz com frequências heterogêneas e a produção de feixes intensos semelhantes a laser. Era como se tivéssemos aberto uma janela para a dinâmica quântica da transição de fase, "Martinelli disse.

As aplicações potenciais incluem metrologia de alta precisão com manipulação do ruído quântico na luz e codificação de informações via emaranhamento quântico.