💥 Científicos dividen un fotón en dos para comprender el Universo
Esta hazaña experimental valida una ley fundamental de la naturaleza en la escala más elemental.
El momento angular orbital describe cómo la luz gira alrededor de su eje de propagación, similar a la Tierra orbitando alrededor del Sol. Cada fotón transporta esta propiedad como una firma inmutable, dictada por las simetrías del Universo. Los investigadores verificaron que la suma de las rotaciones de los fotones producidos siempre iguala la del fotón original.
El equipo internacional superó problemas técnicos monumentales, con solo una conversión exitosa por cada mil millones de intentos. Su dispositivo óptico filtró los ruidos parásitos para capturar eventos raros. Esta persistencia permitió recolectar datos estadísticamente significativos sobre la conservación.
Los resultados también sugieren la aparición de entrelazamiento cuántico entre los pares de fotones generados. Este fenómeno, donde las partículas permanecen conectadas a distancia, abre perspectivas para las tecnologías cuánticas. Tales propiedades podrían revolucionar las comunicaciones seguras y la computación de alto rendimiento.
Diagrama que ilustra la división de un fotón sin momento angular en dos fotones con rotaciones opuestas.
Crédito: Robert Fickler / Universidad de Tampere
Los próximos pasos buscan optimizar la eficiencia del proceso y explorar estados cuánticos más complejos. Estos avances podrían conducir a nuevas aplicaciones en fotónica cuántica, fortaleciendo los fundamentos de esta disciplina en pleno auge.
¿Qué es el momento angular orbital de la luz?
El momento angular orbital (OAM) es una propiedad física que describe cómo un haz de luz gira alrededor de su eje de propagación. A diferencia de la polarización, que concierne la orientación de las vibraciones, el OAM está relacionado con la estructura espacial de la luz, creando patrones en espiral.
Esta característica permite codificar información en los fotones, aumentando la capacidad de los sistemas de comunicación. Los haces con OAM no nulo presentan una fase helicoidal, útil en microscopía y manipulación de partículas. El OAM está cuantizado, lo que significa que solo puede tomar valores discretos, múltiplos de la constante de Planck.
Investigaciones recientes exploran su uso en criptografía cuántica y sensores de alta resolución, ampliando su impacto más allá de la física fundamental.
¿Cómo funciona el entrelazamiento cuántico entre fotones?
El entrelazamiento cuántico es un fenómeno donde dos partículas, como fotones, se vuelven inextricablemente ligadas, con sus propiedades correlacionadas incluso a grandes distancias. Si una es medida, la otra reacciona instantáneamente, contradiciendo la intuición clásica.
Este vínculo persiste sin intercambio de información convencional, basándose en los principios de la mecánica cuántica. Albert Einstein lo llamaba 'acción fantasmal a distancia', pero experimentos modernos han confirmado su realidad.
El entrelazamiento es crucial para tecnologías emergentes, como la computación cuántica y la teleportación cuántica. Permite crear estados superpuestos y canales de comunicación inviolables.
Avances recientes mejoran la generación y detección de pares entrelazados, abriendo el camino hacia redes cuánticas globales y pruebas fundamentales sobre la naturaleza de la realidad.